一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，包括以下步驟：確定節(jié)點邊際電價的計算周期，獲取電網(wǎng)的靈敏度因子，建立基于靈敏度因子的電力市場出清優(yōu)化模型，采用線性規(guī)劃方法求解模型，計算出約束條件的影子價格，最終生成電網(wǎng)節(jié)點邊際電價的出清結(jié)果。本發(fā)明計算效率較高，適用于求解大規(guī)模電網(wǎng)的市場出清問題。
【專利說明】
一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào) 度自動化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力工業(yè)體制正發(fā)生著深刻的變革，打破壟斷、引入競爭，建立統(tǒng)一、開放、競爭、 有序的電力市場，已成為發(fā)展的趨勢。在競爭的電力系統(tǒng)中，各發(fā)電廠商通過輸電網(wǎng)互相競 爭，向各大用戶和配電公司供電。輸電價格應該是一個合理的經(jīng)濟信號，市場以此為導向進 行資源配置與電網(wǎng)投資的決策。輸電定價不僅可以決定入網(wǎng)權(quán)，也可以激勵電力市場高效 地運作。
[0003] 節(jié)點邊際電價是在某個特定的節(jié)點上提供單位電能增量引起的邊際成本，它考慮 了發(fā)電邊際成本和輸電網(wǎng)的物理約束。節(jié)點電價從時間與空間2個方面反映系統(tǒng)的實際供 電成本。利用節(jié)點邊際價格，輸電系統(tǒng)中的買賣雙方以傳輸電能到各地點的實際價格進行 交易。節(jié)點電價既是衡量電能價值的一種定價方式，同時也是緩解阻塞的一種方法。在電力 系統(tǒng)市場化運營過程中，迫切需要大規(guī)模電網(wǎng)的有效定價機制及其快速計算方法。
[0004] 節(jié)點邊際電價計算需要考慮發(fā)電與用電的電力報價，并且包含時段間的耦合約 束。引入輸電阻塞和網(wǎng)絡(luò)損耗約束后，問題變得更加復雜。相對于基于時間點的優(yōu)化程序， 如最優(yōu)潮流等，節(jié)點邊際電價提出的是一個電力生產(chǎn)和輸送的多時段連續(xù)過程優(yōu)化與定價 問題。從數(shù)學的角度，它屬于非線性優(yōu)化問題，求解起來非常困難。目前的計算方法主要應 用于小規(guī)模的電網(wǎng)，當求解大規(guī)模電網(wǎng)時，計算效率較低，缺少能夠應用于大電網(wǎng)工程實踐 的成熟算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于靈敏度因子的 電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮發(fā)電邊際成本與輸電系統(tǒng)物理影響等因素，根 據(jù)確定的原則優(yōu)化發(fā)電機組上網(wǎng)出力，計算出在當前電網(wǎng)條件下，指定節(jié)點增加單位負荷 時的邊際成本結(jié)果。。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
[0007] -種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，包括以下步驟：
[0008] 1)確定需要進行節(jié)點邊際電價計算的競價周期，獲取競價周期內(nèi)各時段的負荷需 求，獲取競價周期內(nèi)的機組報價信息，以確定節(jié)點邊際電價計算的供需關(guān)系；
[0009] 2)根據(jù)電網(wǎng)的物理模型，從能量管理系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)的靈敏度因子，所述靈敏度 因子包括潮流靈敏度因子SFu,t與網(wǎng)損靈敏度因子LFllt，其中，SFu,t為節(jié)點i在t時段的注 入功率對支路ij的潮流靈敏度因子，LF i, t為節(jié)點i在t時段的網(wǎng)損靈敏度因子；
[0010] 3)建立以購電成本最小為目標的電力市場出清優(yōu)化模型;所述電力市場出清優(yōu)化 模型基于電網(wǎng)的靈敏度因子，考慮約束條件，在常規(guī)機組開停機方案已知的條件下，實現(xiàn)機 組出力計劃與電網(wǎng)安全的聯(lián)合優(yōu)化以及發(fā)電計劃的多時段整體優(yōu)化；
[0011]所述電力市場出清優(yōu)化模型為：
[0012] 曰說1?撒.
[0013] (1)
[0014]
[0015] (.2)
[0016] .(3)
[0017] ⑷
[0018]
[0019]
[0020] 其中：
[0021] 式(2)是系統(tǒng)有功平衡等式約束;式(3)是線路潮流正向約束;式(4)是線路潮流反 向約束;式(5)是機組出力上下限約束;式(6)是機組爬坡速率約束；
[0022] I為系統(tǒng)中參與競價的機組數(shù)，T為系統(tǒng)競價周期所含時段數(shù),C1為節(jié)點i的發(fā)電機 組報價;P1>t為節(jié)點i的發(fā)電機組在t時段的有功出力；I 1,t為節(jié)點i在t時段的負荷需求； Losst為t時段的系統(tǒng)網(wǎng)損;M為電網(wǎng)計算節(jié)點集合;PU, j為支路ij的潮流限值;Pi,max和Pi,min 分別表示節(jié)點i的發(fā)電機組輸出功率的上限和下限；A ,為節(jié)點i每時段爬坡速率的最大值；
[0023] 4)采用線性規(guī)劃法求解基于靈敏度因子的市場出清優(yōu)化模型，計算出機組在競價 周期內(nèi)各時段的有功出力Pm以及有功平衡等式約束的影子價格線路潮流正向約束的 影子價格β Ρ,Μ、線路潮流反向約束的影子價格
[0024] 5)根據(jù)步驟4)計算得到的影子價格結(jié)果，基于靈敏度因子信息，計算電網(wǎng)各節(jié)點 的邊際電價，
[0025]節(jié)點邊際電價的計算公式為：
[0026]
(7)
[0027]其中，LMPi,t為節(jié)點i在t時段的邊際電價；
[0028] 6)電力市場運營機構(gòu)公開發(fā)布節(jié)點電價計算結(jié)果。
[0029] 前述的時段數(shù)根據(jù)評估要求靈活配置，在短期電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算時，采用最 新的電網(wǎng)模型和運行參數(shù)，實現(xiàn)日前、日內(nèi)、實時多個周期的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算。
[0030] 本發(fā)明所達到的有益效果：
[0031] 本發(fā)明計算電力市場化運行環(huán)境條件下的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價，可以從時間和空間 2個方面反映電力系統(tǒng)的實際供電成本，通過準確的價格信號引導市場成員的行為，盡可能 消除電網(wǎng)輸電阻塞，保證電力市場運行各方能得到正確的經(jīng)濟激勵，從而保障電網(wǎng)的安全 穩(wěn)定運行;本方法是在實際電網(wǎng)數(shù)據(jù)下開展的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算研究和嘗試，摸索出 針對電力市場化運行關(guān)鍵需求的節(jié)點邊際電價計算方法;本方法以電網(wǎng)靈敏度因子為基 礎(chǔ)，建立了以市場購電成本最低為目標的競價優(yōu)化模型，采用線性規(guī)劃算法快速求解，獲得 更為合理的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價，替代原先的代數(shù)分析型方法，有助于提高電力市場運行的 精細化水平。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0034]在日前市場階段，市場中的發(fā)電公司申報發(fā)電能力及價格，售電公司申報負荷需 求及價格。調(diào)度交易中心根據(jù)發(fā)電公司與售電公司的報價信息，結(jié)合電網(wǎng)實時及未來運行 狀態(tài)，綜合考慮系統(tǒng)平衡約束、電網(wǎng)安全約束和機組運行約束，調(diào)用日前市場出清與定價程 序，計算電網(wǎng)的節(jié)點邊際電價，并將節(jié)點邊際電價電價結(jié)果公開發(fā)布，作為市場調(diào)度與結(jié)算 的主要依據(jù)。日前節(jié)點邊際電價計算范圍為次日96個時段(00:15-24:00)的電網(wǎng)各個有效 節(jié)點的邊際電價。
[0035] 本發(fā)明的基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法包括如下步驟：
[0036] 1)確定需要進行節(jié)點邊際電價計算的周期，獲取周期內(nèi)各時段的負荷需求，獲取 周期內(nèi)的機組報價信息，以確定節(jié)點邊際電價計算的供需關(guān)系。
[0037] 2)根據(jù)電網(wǎng)的實際物理模型，從能量管理系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)的靈敏度因子，包括潮 流靈敏度因子SFi, j,t與網(wǎng)損靈敏度因子LFi,t，其中，SFi, j,t為節(jié)點i在t時段的注入功率對支 路ij的潮流靈敏度因子，LFm為節(jié)點i在t時段的網(wǎng)損靈敏度因子。
[0038] 3)建立以購電成本最小為目標的電力市場出清優(yōu)化模型。電力市場出清優(yōu)化模型 基于電網(wǎng)的靈敏度因子，考慮系統(tǒng)平衡約束、機組運行約束、電網(wǎng)安全約束，在常規(guī)機組開 停機方案已知的條件下，實現(xiàn)機組出力計劃與電網(wǎng)安全的聯(lián)合優(yōu)化以及發(fā)電計劃的多時段 整體優(yōu)化；
[0039]
[0040]
[0041] ⑴
[0042]
[0043] (2)
[0044] (3)
[0045] ⑷
[0046]
[0047]
[0048] 其中：
[0049] 式(2)是系統(tǒng)有功平衡等式約束;式(3)是線路潮流正向約束;式(4)是線路潮流反 向約束;式(5)是機組出力上下限約束;式(6)是機組爬坡速率約束。I為系統(tǒng)中參與競價的 機組數(shù)，T為系統(tǒng)競價周期所含時段數(shù),C1為節(jié)點i的發(fā)電機組報價;P1,t為節(jié)點i的發(fā)電機組 在t時段的有功出力；I i,t為節(jié)點i在t時段的負荷需求;Losst為t時段的系統(tǒng)網(wǎng)損;M為電網(wǎng) 計算節(jié)點集合;PL i, j為支路i j的潮流限值;Pi, max和Pi, min分別表示節(jié)點i的發(fā)電機組輸出功 率的上限和下限；A1為節(jié)點i的發(fā)電機組每時段爬坡速率的最大值。
[0050] 4)采用線性規(guī)劃法求解基于靈敏度因子的市場出清優(yōu)化模型，計算出機組在競價 周期內(nèi)各時段的有功出力Pm以及有功平衡等式約束的影子價格線路潮流正向約束的 影子價格β Ρ,Μ、線路潮流反向約束的影子價格βη,Μ。
[0051] 5)根據(jù)優(yōu)化求解獲得的影子價格結(jié)果，基于靈敏度因子信息，計算電網(wǎng)各節(jié)點的 邊際電價，節(jié)點邊際電價包括能量價格、網(wǎng)損價格、阻塞價格三個部分；
[0052] 屯·占 1、士 由^Vfrft斗晳
[0053] (7)
[0054]其中，LMPi,t為節(jié)點i在t時段的邊際電價。
[0055 ] 6)電力市場運營機構(gòu)公開發(fā)布節(jié)點電價計算結(jié)果。
[0056]計算模型所包含的計算時段數(shù)目，可以根據(jù)評估要求靈活配置，在短期電網(wǎng)節(jié)點 邊際電價計算時，采用最新的電網(wǎng)模型和運行參數(shù)，實現(xiàn)日前、日內(nèi)、實時等多個周期的電 網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算。
[0057]本發(fā)明的方法具有以下特點和功能：
[0058] 1)節(jié)點邊際電價與電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)損分布緊密相關(guān)，基于靈敏度因子的節(jié) 點電價計算模型，提供了處理盡可能多的線性約束的能力，線性化模型的計算效率相對較 高，適用于求解大規(guī)模電網(wǎng)的市場出清問題。
[0059] 2)電力市場出清優(yōu)化模型將機組出力分配和電網(wǎng)安全聯(lián)合優(yōu)化，是解決電網(wǎng)安全 和多時段競價出清的良好工具，廣泛應用于成本調(diào)度領(lǐng)域的發(fā)電計劃優(yōu)化。模型除了給出 最優(yōu)出力結(jié)果外，還提供了各個約束條件的影子價格，從而有利于快速計算節(jié)點邊際電價。
[0060] 3)計算方法考慮時段間的耦合，實現(xiàn)了多時段機組出力的連續(xù)過程整體優(yōu)化，獲 得更為有效的計算結(jié)果;計算模型所包含的時段數(shù)可以靈活配置，實現(xiàn)日前、日內(nèi)、實時節(jié) 點電價計算功能。
[0061] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 確定需要進行節(jié)點邊際電價計算的競價周期，獲取競價周期內(nèi)各時段的負荷需求， 獲取競價周期內(nèi)的機組報價信息，W確定節(jié)點邊際電價計算的供需關(guān)系； 2) 根據(jù)電網(wǎng)的物理模型，從能量管理系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)的靈敏度因子，所述靈敏度因子 包括潮流靈敏度因子與網(wǎng)損靈敏度因子LFi,t，其中，為節(jié)點i在t時段的注入功 率對支路ij的潮流靈敏度因子，LFi,t為節(jié)點i在t時段的網(wǎng)損靈敏度因子； 3) 建立W購電成本最小為目標的電力市場出清優(yōu)化模型;所述電力市場出清優(yōu)化模型 基于電網(wǎng)的靈敏度因子，考慮約束條件，在常規(guī)機組開停機方案已知的條件下，實現(xiàn)機組出 力計劃與電網(wǎng)安全的聯(lián)合優(yōu)化W及發(fā)電計劃的多時段整體優(yōu)化； 所述電力市場出清優(yōu)化模型為： 目標函數(shù)：其中： 式(2)是系統(tǒng)有功平衡等式約束;式(3)是線路潮流正向約束;式(4)是線路潮流反向約 束;式(5)是機組出力上下限約束;式(6)是機組爬坡速率約束； I為系統(tǒng)中參與競價的機組數(shù)，T為系統(tǒng)競價周期所含時段數(shù)，。為節(jié)點i的發(fā)電機組報 價;Pi,t為節(jié)點i的發(fā)電機組在t時段的有功出力；li,t為節(jié)點i在t時段的負荷需求;Losst為t 時段的系統(tǒng)網(wǎng)損;Μ為電網(wǎng)計算節(jié)點集合;PLi,功支路U的潮流限值;Pi,max和Pi,min分別表示 節(jié)點i的發(fā)電機組輸出功率的上限和下限；A i為節(jié)點i每時段爬坡速率的最大值； 4) 采用線性規(guī)劃法求解基于靈敏度因子的市場出清優(yōu)化模型，計算出機組在競價周期 內(nèi)各時段的有功出力Pi,t，W及有功平衡等式約束的影子價格λ*、線路潮流正向約束的影子 價格線路潮流反向約束的影子價格βη,ι,。 5) 根據(jù)步驟4)計算得到的影子價格結(jié)果，基于靈敏度因子信息，計算電網(wǎng)各節(jié)點的邊 際電價， 節(jié)點邊際電價的計算公式為：(7) 其中，LMPi,t為節(jié)點i在t時段的邊際電價； 6) 電力市場運營機構(gòu)公開發(fā)布節(jié)點電價計算結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度因子的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算方法，其特征 在于:所述時段數(shù)根據(jù)評估要求靈活配置，在短期電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算時，采用最新的電 網(wǎng)模型和運行參數(shù)，實現(xiàn)日前、日內(nèi)、實時多個周期的電網(wǎng)節(jié)點邊際電價計算。
【文檔編號】G06Q30/02GK105844367SQ201610219071
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】李利利, 丁恰, 戴則梅, 高宗和, 滕賢亮, 謝麗榮, 涂孟夫, 昌力
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司, 國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司