本發(fā)明提供了一種基于多主體交互的電力系統(tǒng)演化模型構(gòu)建方法，屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃。

背景技術(shù)：

1、新型電力系統(tǒng)的建立使我國(guó)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和形式發(fā)生了重大變化。電力行業(yè)的二氧化碳排放量在碳總排放量中占比較大，燃煤機(jī)組阻礙了我國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的進(jìn)程。然而，燃煤發(fā)電在支持可再生能源靈活調(diào)節(jié)高峰負(fù)荷、確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2、近期的電力市場(chǎng)改革優(yōu)化了電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，提高了電力行業(yè)的效率和競(jìng)爭(zhēng)力。電力市場(chǎng)改革對(duì)各類發(fā)電資源的支持力度各不相同。改革可以為清潔能源的發(fā)展提供更多機(jī)會(huì)，加快能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。同時(shí)，燃煤發(fā)電的市場(chǎng)份額受到低碳政策的制約，也受到清潔能源的嚴(yán)重?cái)D壓。電力系統(tǒng)在短期內(nèi)不能缺少燃煤機(jī)組的調(diào)節(jié)和安全支撐能力，但在新型電力系統(tǒng)中，燃煤發(fā)電的處境十分艱難。

3、因此，有必要建立合理的激勵(lì)機(jī)制，確保煤電具有一定的效益，確保電力系統(tǒng)具有保供和調(diào)峰能力，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。合理的激勵(lì)政策設(shè)計(jì)需要評(píng)估政策設(shè)計(jì)與市場(chǎng)行為之間的相互作用，并量化不同資源之間的可替代性，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)組合，支持可再生能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決如何在低碳轉(zhuǎn)型時(shí)實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)火電機(jī)組和新能源機(jī)組合理分配的問(wèn)題，提出了一種基于多主體交互的電力系統(tǒng)演化模型構(gòu)建方法。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于多主體交互的電力系統(tǒng)演化模型構(gòu)建方法，包括以下步驟：

3、s1：獲取評(píng)估區(qū)域電力系統(tǒng)所需的規(guī)劃邊界條件、火電機(jī)組和新能源機(jī)組的數(shù)據(jù)；

4、s2：根據(jù)步驟s1得到的數(shù)據(jù)構(gòu)建由主體運(yùn)行模型和運(yùn)行約束條件組成的基于多主體交互的電力系統(tǒng)演化模型；

5、所述主體運(yùn)行模型考慮了政策制定者和發(fā)電商，分別建立了政策制定者和發(fā)電商的主體行為模型，所述政策制定者的主體行為模型包括碳排放政策模型和深度調(diào)峰補(bǔ)償政策模型，所述發(fā)電商的主體行為模型包括獲利因子計(jì)算模型；

6、所述碳排放政策模型用于根據(jù)當(dāng)年的碳排放強(qiáng)度與未來(lái)幾年的碳排放強(qiáng)度目標(biāo)，確定下一年的碳排放代價(jià)因子；

7、所述深度調(diào)峰補(bǔ)償政策模型用于調(diào)整火電機(jī)組參與深度調(diào)峰補(bǔ)償?shù)挠绊懸蜃樱?/p>

8、所述獲利因子計(jì)算模型用于根據(jù)獲利因子評(píng)估發(fā)電商不同投資方案的獲利能力；

9、所述運(yùn)行約束條件包括機(jī)組運(yùn)行約束和儲(chǔ)能約束。

10、步驟s1中的規(guī)劃邊界條件包括基于用電消費(fèi)者考慮的評(píng)估區(qū)域電力系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)365×24小時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和負(fù)荷特性曲線，以及現(xiàn)有機(jī)組容量規(guī)劃。

11、步驟s1中火電機(jī)組的數(shù)據(jù)包括火電機(jī)組發(fā)電代價(jià)因子、火電機(jī)組投資代價(jià)因子、碳排放代價(jià)因子、火電機(jī)組出力上下限以及火電機(jī)組出力上下限的運(yùn)行特性；

12、新能源機(jī)組的數(shù)據(jù)包括新能源機(jī)組投資代價(jià)因子、新能源機(jī)組出力上下限、風(fēng)電、水電、光伏機(jī)組次日各時(shí)段出力的概率性場(chǎng)景預(yù)測(cè)結(jié)果以及新能源機(jī)組出力上下限的運(yùn)行特性。

13、根據(jù)當(dāng)年的碳排放強(qiáng)度與未來(lái)五年的碳排放強(qiáng)度目標(biāo)，確定下一年的碳排放代價(jià)因子，所述碳排放代價(jià)因子的表達(dá)式如下：

14、；

15、上式中：表示y+1年的碳排放代價(jià)因子，表示碳排放代價(jià)因子調(diào)整系數(shù)，表示y年的碳排放代價(jià)因子，表示y+1年政策制定者預(yù)測(cè)制定的碳排放代價(jià)因子，表示y年實(shí)際碳排放強(qiáng)度，表示y+5年的碳排放強(qiáng)度目標(biāo)。

16、所述深度調(diào)峰補(bǔ)償政策模型的表達(dá)式如下：

17、；

18、；

19、；

20、上式中： rcg為火電機(jī)組提供深度調(diào)峰獲得的補(bǔ)償收入， gm為火電機(jī)組的集合， t為測(cè)算周期，和分別表示火電機(jī)組 gm的常規(guī)調(diào)峰最小輸出和無(wú)油深度調(diào)峰最小輸出，為 t時(shí)刻火電機(jī)組 gm的出力， k1和 k2分別為火電機(jī)組的無(wú)油深度調(diào)峰和有油深度調(diào)峰的單位功率補(bǔ)償價(jià)格， k1和 k2的單位為元/mwh； k t是有油深度調(diào)峰期間非油深度調(diào)峰部分的總補(bǔ)償價(jià)格； k為不同調(diào)峰階段單位功率補(bǔ)償價(jià)格，、分別為火電機(jī)組 gm的最大和最小出力。

21、所述獲利因子包括發(fā)電獲利因子和政策補(bǔ)貼因子，刨除掉發(fā)電商的單位運(yùn)營(yíng)代價(jià)因子、火電機(jī)組投資代價(jià)因子、火電機(jī)組退役代價(jià)因子和環(huán)境代價(jià)因子，所述獲利因子計(jì)算模型 f的表達(dá)式如下：

22、 f= ree+ rcg- cinv- com- cret- ce；

23、上式中： ree為發(fā)電獲利因子，由機(jī)組出力與當(dāng)時(shí)電量經(jīng)濟(jì)參數(shù)的乘積計(jì)算得出； rcg為火電機(jī)組提供深度調(diào)峰獲得的補(bǔ)償收入，即政策補(bǔ)貼因子； cinv為火電機(jī)組投資代價(jià)因子； com為發(fā)電商的單位運(yùn)營(yíng)代價(jià)因子； cret為火電機(jī)組退役代價(jià)因子； ce是環(huán)境代價(jià)因子。

24、 ree的計(jì)算公式如下：

25、；

26、上式中： g為發(fā)電機(jī)組的集合， t為測(cè)算周期， ep t為 t時(shí)刻的電量經(jīng)濟(jì)參數(shù)，為 t時(shí)刻發(fā)電機(jī)組 g的出力；

27、 cinv的計(jì)算公式如下：

28、；

29、；

30、上式中：是發(fā)電機(jī)組 g的單位年化投資代價(jià)因子，是發(fā)電機(jī)組 g的新增裝機(jī)容量；是銀行利率， y g代表發(fā)電機(jī)組 g的使用壽命，代表發(fā)電機(jī)組 g的單位容量投資代價(jià)因子；

31、 com的計(jì)算公式如下：

32、；

33、上式中：和分別為發(fā)電機(jī)組 g的單位可變運(yùn)行代價(jià)因子和單位燃料代價(jià)因子；

34、 cret的計(jì)算公式如下：

35、；

36、；

37、；

38、上式中：為發(fā)電機(jī)組 g在y年的退役代價(jià)因子，為發(fā)電機(jī)組 g的設(shè)備拆除成本，為發(fā)電機(jī)組 g的設(shè)備凈值的回收收益；為發(fā)電機(jī)組 g在y年的保留翻新代價(jià)因子，描述了一個(gè)二進(jìn)制變量，表示發(fā)電機(jī)組 g的退役決定，值為0表示該機(jī)組尚未退役，能夠繼續(xù)擴(kuò)建，而值為1則表示該機(jī)組已經(jīng)退役；為發(fā)電機(jī)組 g在y年需要退役的容量，為發(fā)電機(jī)組 g在y年的最大退役容量，為單位保留翻新代價(jià)因子；

39、 ce的計(jì)算公式如下：

40、；

41、上式中：為火電機(jī)組 gm電源的二氧化碳排放強(qiáng)度；表示y年的碳排放代價(jià)因子。

42、所述機(jī)組運(yùn)行約束的表達(dá)式如下：

43、；

44、；

45、；

46、；

47、；

48、上式中：為 t時(shí)刻發(fā)電機(jī)組 g的出力，表示發(fā)電機(jī)組 g的最大出力；對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電而言，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的最大輸出功率是當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)的單位可用輸出功率值與裝機(jī)容量決策變量的乘積；是火電機(jī)組 gm在 t時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)，是一個(gè)0-1變量，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，該變量為1，否則為0；和分別為火電機(jī)組 gm的最小連續(xù)啟動(dòng)時(shí)間和最小連續(xù)停機(jī)時(shí)間； rd gm和 ru gm分別為火電機(jī)組 gm的下坡率和上坡率。

49、所述儲(chǔ)能約束的表達(dá)式如下：

50、；

51、；

52、；

53、；

54、上式中：和分別表示 t時(shí)刻儲(chǔ)能 s的充電和放電狀態(tài)，均為0-1變量；和分別為 t時(shí)刻儲(chǔ)能 s的充電效率和放電效率；為 t時(shí)刻儲(chǔ)能 s剩余電量的可用容量； gess為儲(chǔ)能單元集合；為儲(chǔ)能 s的容量，為 t時(shí)刻儲(chǔ)能 s的充電功率，為 t時(shí)刻儲(chǔ)能 s的放電功率。

55、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具備的有益效果為：本發(fā)明首先獲取評(píng)估區(qū)域電力系統(tǒng)所需的規(guī)劃邊界條件，之后基于規(guī)劃邊界條件建立考慮多種電力系統(tǒng)主體的演化模型并求解得到計(jì)算周期內(nèi)不同地區(qū)能源和電力部門的轉(zhuǎn)型路徑。本發(fā)明將政策制定者、發(fā)電商、用電消費(fèi)者作為模型研究主體，包含火電、水電、風(fēng)電、光伏等多類發(fā)電機(jī)組，考察了低碳政策和深度調(diào)峰補(bǔ)償政策對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組有序退役和新能源投資的影響，有助于新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的低碳轉(zhuǎn)型。