一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法
【專利摘要】一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，該方法從發(fā)電方角度考慮發(fā)電商自身競價(jià)行為對市場電價(jià)的實(shí)時(shí)影響，基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)理論，建立新型的發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正機(jī)制；然后基于發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正模塊及競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)量化評估模塊，采用反饋補(bǔ)償控制原理和快速PID增量式算法建立新型的競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制，對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的動態(tài)自適應(yīng)控制，并以此驅(qū)動交易日各時(shí)段競報(bào)電價(jià)隨機(jī)組出力聯(lián)動優(yōu)化，為智能電網(wǎng)中發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)低成本投入的節(jié)能減排和低風(fēng)險(xiǎn)高收益的競價(jià)上網(wǎng)提供關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)控制方法支持。本發(fā)明適用于發(fā)電側(cè)在智能電網(wǎng)環(huán)境下的多目標(biāo)優(yōu)化競價(jià)發(fā)電。
【專利說明】—種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，屬發(fā)電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)的本質(zhì)是通過輸配電網(wǎng)和用電設(shè)備的信息化、智能化與電力市場化，解決可再生能源并網(wǎng)和能源合理利用的問題。以低碳環(huán)保為重要目標(biāo)的智能電網(wǎng)建設(shè)將深刻影響未來電力市場的發(fā)展模式，未來的電力市場將除了考慮經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)外，還應(yīng)進(jìn)一步重點(diǎn)考慮節(jié)能減排因素，即向所謂的“綠色電力市場”發(fā)展。另外，智能電網(wǎng)中電源結(jié)構(gòu)也將發(fā)生重大調(diào)整，可再生能源的大量接入及其固有的不穩(wěn)定性將導(dǎo)致系統(tǒng)對常規(guī)電能需求裕度總體下降并存在大幅波動性而很難預(yù)先確定。面對上述局面，常規(guī)發(fā)電機(jī)組的“競價(jià)上網(wǎng)”必將面臨一系列新的問題，其中競價(jià)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)多元化和競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制難度大這兩個(gè)問題則顯得尤為突出。
[0003]在傳統(tǒng)電力市場中發(fā)電商競價(jià)發(fā)電優(yōu)化決策的目標(biāo)一般僅是單一的追求售電利潤最大化(或發(fā)電成本最低化)。從以往的相關(guān)研究來看，“競價(jià)上網(wǎng)”的策略主要可分為邊際成本競價(jià)和成員行為博弈兩大類。前者由于沒有考慮市場杠桿效應(yīng)導(dǎo)致報(bào)價(jià)常會嚴(yán)重偏離市場電價(jià)而易造成機(jī)組上網(wǎng)失敗或利潤無謂流失，后者由于一般需要對所有成員的內(nèi)部市場行為信息進(jìn)行完全獲取而難以實(shí)際應(yīng)用。目前更為科學(xué)可行的競價(jià)策略是通過市場電價(jià)短期預(yù)測模型來判斷交易日電價(jià)走勢，確定各時(shí)段的報(bào)價(jià)參考基準(zhǔn)，并基于此對機(jī)組各時(shí)段運(yùn)行出力進(jìn)行優(yōu)化，制訂最佳的分時(shí)段競價(jià)發(fā)電計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)交易日售電利潤最大化。隨著中國電監(jiān)會明確公布要用市場機(jī)制促進(jìn)節(jié)能減排，通過“競價(jià)上網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)能耗低、排放少、成本低的機(jī)組優(yōu)先調(diào)度上網(wǎng)發(fā)電，以及《電網(wǎng)企業(yè)全額收購可再生能源電量監(jiān)管辦法》的發(fā)布實(shí)施，對于面向智能電網(wǎng)的“綠色電力市場”發(fā)電側(cè)，傳統(tǒng)的單純以實(shí)現(xiàn)售電利潤最大化為目標(biāo)的競價(jià)發(fā)電優(yōu)化模型將難以滿足要求。其中常規(guī)發(fā)電企業(yè)為提高市場競爭力，在競價(jià)發(fā)電過程中必須進(jìn)一步考慮節(jié)能減排，即競價(jià)發(fā)電的優(yōu)化目標(biāo)必須多元化，而且這種多元化不僅體現(xiàn)為應(yīng)增加節(jié)能減排目標(biāo)，還應(yīng)考慮低競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)。這是因?yàn)椋阂环矫嬷挥性诟們r(jià)成功允許上網(wǎng)發(fā)電的前提下討論節(jié)能減排和售電利潤才有意義，而電力供需雙方市場行為的不確定性導(dǎo)致市場電價(jià)波動的不確定性，使得競價(jià)策略必然具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，而且一般存在著報(bào)價(jià)高則風(fēng)險(xiǎn)高、報(bào)價(jià)低則利潤低的決策矛盾，必須在風(fēng)險(xiǎn)和利潤之間進(jìn)行優(yōu)化折中；另一方面智能電網(wǎng)中風(fēng)電、太陽能等大量可再生能源的接入必將使得未來電力市場面臨新的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)首先就表現(xiàn)在接入可再生電能的不穩(wěn)定性將導(dǎo)致系統(tǒng)各時(shí)段所需常規(guī)電量難以準(zhǔn)確預(yù)估，市場電量供需維持平衡難度顯著加大，而市場電價(jià)對電量供需平衡又高度敏感，必將導(dǎo)致市場電價(jià)波動更加劇烈（比如目前在北歐電力市場中甚至推出了負(fù)電價(jià)制度)，從而使得市場電價(jià)的預(yù)測難度顯著加大。在我國智能電網(wǎng)發(fā)展初期可再生能源電量全額收購形勢下，因市場電價(jià)不確定性增大而導(dǎo)致的更高競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)將主要由直接參與市場行為的常規(guī)發(fā)電商承擔(dān)，在其競價(jià)決策過程中不容回避。此外，由于機(jī)組運(yùn)行過程存在爬坡速率限制、最少啟停時(shí)間等諸多約束條件，發(fā)電機(jī)組在各時(shí)段的出力之間存在著顯著的動態(tài)關(guān)聯(lián)性，競價(jià)發(fā)電不應(yīng)僅在各時(shí)段內(nèi)孤立優(yōu)化，而必須在整個(gè)交易周期中進(jìn)行全局總體優(yōu)化。因此，為適應(yīng)智能電網(wǎng)和電力市場的發(fā)展，構(gòu)建一種面向智能電網(wǎng)的污染排放最少化、期望利潤最大化并且競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)最低化的綜合性全局動態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化競價(jià)發(fā)電模型對于發(fā)電側(cè)具有相當(dāng)重要的意義。然而，目前國內(nèi)外對這方面的相關(guān)研究還很少，近年來大多是從電力系統(tǒng)的角度對環(huán)境/經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度問題進(jìn)行研究，并沒能從發(fā)電方的角度考慮各時(shí)段機(jī)組出力與競價(jià)間的協(xié)調(diào)聯(lián)動優(yōu)化，更沒能考慮由于市場電價(jià)波動而引發(fā)的機(jī)組競價(jià)上網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素。在文獻(xiàn)中研究的機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型雖初步考慮了污染排放及競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，但只是將污染排放量折算成環(huán)境成本并入發(fā)電成本模型，再按預(yù)先設(shè)定好的競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行發(fā)電利潤最大化，其本質(zhì)上仍屬于單目標(biāo)優(yōu)化，且在競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算中沒有真實(shí)反映電價(jià)預(yù)測誤差分布概率，更沒能涉及智能電網(wǎng)中可再生能源接入對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)影響的問題。目前真正意義上以少排放、低風(fēng)險(xiǎn)、高收益為綜合目標(biāo)對面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的研究還未見開展。
[0004]上述多目標(biāo)優(yōu)化競價(jià)發(fā)電建模的關(guān)鍵是必須解決在智能電網(wǎng)環(huán)境中如何對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評估和穩(wěn)定控制的問題。競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)性可表述為競價(jià)失敗的可能性，當(dāng)發(fā)電商報(bào)價(jià)高于實(shí)際市場出清電價(jià)時(shí)則會競價(jià)失敗，因此競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)可根據(jù)實(shí)際報(bào)價(jià)與預(yù)測電價(jià)間的差距及預(yù)測誤差分析進(jìn)行量化評估。通過對歷史電價(jià)預(yù)測數(shù)據(jù)和實(shí)際值進(jìn)行分時(shí)段比較和統(tǒng)計(jì)分析，一般可近似認(rèn)為各時(shí)段預(yù)測誤差會基本符合均值為零的正態(tài)分布，即時(shí)段i的市場出清電價(jià)將服從Ν(μ ” σ /)正態(tài)分布，其中μ i為該時(shí)段市場出清電價(jià)預(yù)測值，σ /為經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得到的電價(jià)預(yù)測方差，則當(dāng)發(fā)電商報(bào)價(jià)為Pi時(shí)，根據(jù)競價(jià)失?。碢i高于市場實(shí)際出清電價(jià)）概率計(jì)算(如圖I所示)，定義時(shí)段i的競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)^為：
【權(quán)利要求】
1.一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，通過建立新型的發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正機(jī)制和競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制，以提高電價(jià)預(yù)測精度和克服發(fā)電商市場力影響，實(shí)現(xiàn)對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確控制，進(jìn)而通過競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制過程驅(qū)動機(jī)組各時(shí)段出力與電價(jià)進(jìn)行聯(lián)動優(yōu)化，以靈活體現(xiàn)發(fā)電商污染排放、競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)和售電利潤三者間的動態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系，為智能電網(wǎng)中發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)低成本投入的節(jié)能減排和低風(fēng)險(xiǎn)高收益的競價(jià)上網(wǎng)提供關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)控制方法支持；所述方法包括發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正和競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動態(tài)自適應(yīng)控制； 所述控制方法的步驟為: (1)基于歷史電價(jià)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，采用基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)的發(fā)電側(cè)電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正模型，可得到交易日市場邊際電價(jià)與旋轉(zhuǎn)備用電價(jià)預(yù)測值和各時(shí)段的電價(jià)預(yù)測方差； (2)基于機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)、各時(shí)段的電價(jià)預(yù)測方差和競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)量化評估模型分別建立競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)函數(shù)、發(fā)電利潤目標(biāo)函數(shù)和有害氣體排放量目標(biāo)函數(shù)，然后綜合構(gòu)建面向智能電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化競價(jià)發(fā)電模型； (3)根據(jù)機(jī)組第I時(shí)段的初始狀態(tài)和各項(xiàng)約束條件，依次在約束范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生機(jī)組各時(shí)段末的出力值2，…，24)作為個(gè)體的前24位編碼，并在(O，I)間隨機(jī)產(chǎn)生競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)值作為第25位編碼；則初始父種群U0由隨機(jī)產(chǎn)生的《個(gè)長度為25的實(shí)數(shù)編碼個(gè)體組成；初始子種群&為空;計(jì)算U,中所有個(gè)體的各目標(biāo)函數(shù)值，然后采用雙群多目標(biāo)微分進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行循環(huán)迭代尋優(yōu)； (4)在尋優(yōu)過程中，采用競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償機(jī)制對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)控制，驅(qū)動機(jī)組各時(shí)段出力與報(bào)價(jià)進(jìn)行聯(lián)動優(yōu)化；` (5)最終得到的父種群即為該機(jī)組多目標(biāo)優(yōu)化競價(jià)發(fā)電的Pareto最優(yōu)方案集，然后采用基于多目標(biāo)滿意度空間分析的總體最優(yōu)解選取方法，從所得的Pareto最優(yōu)方案集中自動選取出一個(gè)面向智能電網(wǎng)的總體最優(yōu)競價(jià)發(fā)電方案以供實(shí)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，所述發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正機(jī)制針對智能電網(wǎng)中各常規(guī)發(fā)電商市場力普遍提升的新形勢，從發(fā)電方角度考慮發(fā)電商自身競價(jià)行為對市場電價(jià)的實(shí)時(shí)影響作用，基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)理論，并融合智能電網(wǎng)信息流，實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的電價(jià)預(yù)測； 所述發(fā)電側(cè)市場電價(jià)預(yù)測實(shí)時(shí)修正機(jī)制，利用金字塔算法將具有很強(qiáng)隨機(jī)性的歷史電價(jià)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解與重構(gòu)后，得到多層不同頻率的高頻細(xì)節(jié)序列(A,久，久)(βν?2, D3)和一個(gè)低頻近似序列(A3) (A3)，以便增強(qiáng)規(guī)律性和可預(yù)測性；然后將所得的各分層歷史電價(jià)序列分別融合發(fā)電商實(shí)時(shí)競價(jià)及、發(fā)電信息(競報(bào)電價(jià)P和發(fā)電量0和來自智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、氣候環(huán)境、可再生能源供需實(shí)時(shí)信息，形成分層綜合信息集；再基于上述分層綜合信息集通過微分進(jìn)化支持向量機(jī)(DE-SVM)分層進(jìn)行模型訓(xùn)練和預(yù)測；最后將各層預(yù)測結(jié)果疊加后作為最終的出清電價(jià)預(yù)測值(P )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智能電網(wǎng)的競價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，所述競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制針對智能電網(wǎng)市場環(huán)境中競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制難度大的問題，提出基于反饋補(bǔ)償控制原理及采用快速PID增量式算法對競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的動態(tài)自適應(yīng)控制，并以此驅(qū)動交易日各時(shí)段競報(bào)電價(jià)隨機(jī)組出力聯(lián)動優(yōu)化，均衡實(shí)現(xiàn)少污染排放、低競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、高發(fā)電利潤等多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)； 根據(jù)競價(jià)策略的變化，對風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)r進(jìn)行自適應(yīng)控制，其中控制模塊采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中常用的快速PID增量式算法，控制目標(biāo)為使風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)偏差e近似為O ;從而當(dāng)改變機(jī)組輸出功率7時(shí)可自動通過調(diào)整計(jì)劃報(bào)價(jià)/7將競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)性較準(zhǔn)確地控制在風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化水平rs ;這樣，在競價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制驅(qū)動下，當(dāng)q優(yōu)化調(diào)整時(shí)即可根據(jù)準(zhǔn)確地得到對應(yīng)的計(jì)劃報(bào)價(jià)P ;在多目標(biāo)尋優(yōu)過程中，若全日總共分個(gè)時(shí)段，則每臺機(jī)組的競價(jià)發(fā)電方案只需采用各時(shí)段末的機(jī)組出力值和一個(gè)全日風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)組成/7+1位混合實(shí)數(shù)編碼即可，而無需再考慮各時(shí)段報(bào)價(jià)，避免了采用2/7+1位編碼，可顯著降低尋優(yōu)復(fù)雜度 。
【文檔編號】G06Q10/04GK103489044SQ201310442914
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】彭春華, 孫惠娟 申請人:華東交通大學(xué)