技術領域：

本發(fā)明涉及一種電力市場全景實驗平臺，可應用于多電力商品、多交易周期、多交易方式的電力市場運營模擬與評估、運營技術驗證、運營人員實務培訓和運營系統(tǒng)功能測試，屬于電力市場技術領域。

背景技術：
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在電力工業(yè)引入競爭、提高效率、降低成本是電力市場改革的重要目的，各國政府在市場化改革中依據(jù)自身電力工業(yè)發(fā)展狀況、政策體制和能源戰(zhàn)略，選擇相應的電力市場模式。不同的電力市場模式設計對電力市場運營效率、電力市場主體效益，以及對電力系統(tǒng)的可持續(xù)安全穩(wěn)定運行都具有決定性影響，往往是決定電力市場改革成敗的關鍵。

為降低電力市場模式選擇及運營的風險，電力交易機構和科研單位研究建立了多種電力市場實驗手段。然而，由于現(xiàn)有的許多電力市場實驗手段存在各種功能限制，距離推演評估預想電力系統(tǒng)模式優(yōu)劣的目標，還有很大差距。第一，有的實驗系統(tǒng)依托在線運行的電力市場運營系統(tǒng)實現(xiàn)，只能模擬已有的電力市場模式，主要服務于交易人員操作層面的培訓，無法模擬不同的電力市場模式。第二，有的實驗系統(tǒng)不具有對電力市場成員決策行為的模擬能力，僅限于對電力市場成員歷史申報數(shù)據(jù)或者人工模擬數(shù)據(jù)進行實驗，無法反映電力市場成員的決策行為。第三，有的實驗系統(tǒng)雖然能夠配置電力市場規(guī)則，模擬電力市場成員智能決策，但僅能模擬單一電力商品、單一交易周期的電力市場運營。第四，有的實驗系統(tǒng)僅限于一定供需關系下的靜態(tài)電力市場推演，無法模擬電力需求和生產(chǎn)隨時間周期變化，設備非正常停運對電力市場運營的影響。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種涵蓋電力交易運營、市場成員決策行為、電網(wǎng)運行三個維度，可為電力市場模式的設計和選擇提供有效實驗手段的電力市場全景實驗平臺。

本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達到：一種電力市場全景實驗平臺，其特征在于其包括電力交易運營模擬器、市場成員行為模擬器和電網(wǎng)運行模擬器三部分；

(一)電力交易運營模擬器：

電力交易運營模擬器包括電力市場商品結構生成器、電力市場運營模式配置、電力市場運營實驗平臺、實驗評估分析、電力市場運營時序配置以及實驗控制與管理；

1）電力市場商品結構生成器：

用于定義電力市場模式的電力商品構成，為電能、輔助服務、容量、輸電權、綠色證書、發(fā)電權中的一種或者多種電力商品的組合；電力市場商品結構生成器預置了可以在電力市場運營中出現(xiàn)的所有電力商品類型，并預定義了每類電力商品的成本模型；基于此，定義每類電力商品的交易周期、交易方式；電力商品、交易周期和交易方式的組合稱為一種電力市場，所有電力市場的總和形成目標電力市場結構；

2）電力市場運營模式配置：

用于設置每種電力市場的運營模式，生成對應的電力市場規(guī)則；每種電力市場規(guī)則包括：電力市場成員準入條件、電力市場時序、買方報價格式、賣方報價格式、電力市場定價機制、電力市場出清機制、電力市場結算機制，以及需要聯(lián)合出清的電力市場組合；

3）電力市場運營實驗平臺：

電力市場運營實驗平臺是模擬電力市場運營的實體，是一個預置的電力市場運營實例創(chuàng)建和運行容器，能夠容納多種電力商品、多種交易周期和多種交易方式組合的多電力市場實例聯(lián)合運營；電力市場運營實驗平臺根據(jù)電力市場商品結構生成器生成的目標電力市場結構，自動激活對應電力市場實例，設定電力市場間交換規(guī)范；根據(jù)電力市場運營模式配置生成的電力市場規(guī)則，實例化市場出清引擎和市場成員接入終端；根據(jù)市場運營時序配置生成的各電力市場之間時序配合條件，確定各電力市場實例間的相互激活機制，最終形成多個電力市場實例，支撐配置電力市場模式的運營實驗；電力市場實例包括：電能市場實例、輔助服務市場實例、容量市場實例、輸電權市場實例、發(fā)電權市場實例；

4）實驗評估分析：

實驗評估分析包括兩部分功能；一是電力市場成員競爭策略有效性和行為競爭性評估；根據(jù)電力市場出清和電網(wǎng)運行信息，自動計算各電力市場成員的電能費、輔助服務費、容量費，并根據(jù)其變動成本和固定成本分攤原則，計算各電力市場成員在各電力市場中的凈收益和總體凈收益，同時計算電力市場成員總體平均收益和各類電力市場成員的平均收益，對比各電力市場成員凈收益、總體凈收益與總體平均收益、所屬類電力市場成員平均收益，評估電力市場成員競爭策略的有效性；同時通過分析電力市場成員申報價格與實際成本之間的偏離度，評估各電力市場成員在電力市場中的競爭性；二是電力市場競爭性和有效性評估；通過對各周期電力市場中邊際機組電力市場報價與其成本的偏離程度，評估各個電力市場是否具有競爭性；從各電力商品的平均市場價格與平均供應成本比例、電力市場總體供給能力與電力市場需求比例、輸電設備利用率變化等指標，評估電力市場的有效性；

5）電力市場運營時序配置：

用于配置各電力市場的啟動周期、電力市場啟動順序，配置電力市場運營中的流轉環(huán)節(jié)組成和各環(huán)節(jié)之間的流轉條件，以及各電力市場之間時序配合條件；電力市場運營時序設置決定了各個電力市場的運作流程以及之間的相互觸發(fā)關系；

6）實驗控制與管理：

實驗控制與管理用于配置生成具體的實驗案例，模擬預想的電力市場規(guī)模、一次能源價格，形成電力市場啟動和持續(xù)運行所需的各種基礎信息；

市場模型人工配置基于無約束網(wǎng)絡算例或者直接選用內嵌的RTS-96標準算例生成電網(wǎng)物理模型和電力市場經(jīng)濟模型；

市場模型自動生成則能夠根據(jù)基于IEC 62325-301標準的市場模型或者IEC 61970-301標準的電網(wǎng)模型，按照廠站機組間的所屬關系、裝機容量，自動生成用于實驗的電網(wǎng)物理模型和電力市場經(jīng)濟模型；

市場成員決策模型配置用于設置各電力市場成員智能代理的策略集、風險承受能力、決策子目標偏好，用于電力市場成員自主決策策略生成；

實驗周期及市場啟動前狀態(tài)配置用于設置實驗案例的時間范圍，并設置各電力市場成員已簽訂合同、設備檢修計劃、機組運行狀態(tài)各種市場初始參數(shù)，實驗周期的設置決定了各類電力市場的運行次數(shù)；

學員參與市場的教案配置用于設置各電力市場成員由智能代理模擬或是由參訓學員代理參與電力市場競爭，以及哪些電力市場成員可以聯(lián)合以模擬發(fā)電集團決策，并可以預置部分電力市場成員的成本、檢修計劃、輔助服務能力；

教員干預控制可以預設發(fā)輸電設備檢修計劃調整、發(fā)輸電設備故障，用于模擬電網(wǎng)運行對電力市場成員收益的影響；

目標電力市場結構由電力市場商品結構生成器生成，市場規(guī)則由電力市場運營模式配置生成，市場成員成本構成及一次能源價格自動生成模塊的功能在于根據(jù)燃料價格變化及固定成本構成生成市場規(guī)則、市場成員成本及一次能源價格；目標電力市場結構、市場規(guī)則、市場成員成本及一次能源價格組成實驗控制臺配置文件，用于支撐電力市場運營實驗平臺；

（二）市場成員行為模擬器：

市場成員行為模擬器的功能包括：競價策略管理、電力市場申報決策、數(shù)據(jù)申報與信息管理；

1）競價策略管理：

用于設置電力市場成員的競價策略集合，包括參與的電力市場種類、決策的主要目標和從屬目標，以及對風險的偏好程度，并設置長周期成本在短周期電力市場中的可選分攤策略；

2）市場申報決策：

依據(jù)電力市場成員的各種電力成本構成，以試驗周期內利益最大化為目標，參照競價策略集合設置和成本分攤策略，考慮實驗周期內已經(jīng)達成的各類交易合同，協(xié)調優(yōu)化電力市場成員所有發(fā)用電資源在各個電力市場中的競價策略；在多周期競爭決策中，能夠根據(jù)電力市場出清和計算結果，自動調優(yōu)后續(xù)競爭策略；

3）數(shù)據(jù)申報與信息管理：

提供參訓人員查詢各種電力市場運行信息和自身注冊信息的人機界面，提供參與各類電力市場的數(shù)據(jù)申報界面，并從市場、發(fā)用電資源、時間多個維度展示電力市場成員的量本利信息和評價信息；

（三）電網(wǎng)運行模擬器：

電網(wǎng)運行模擬器主要用于模擬與電力市場運營緊密相關的電網(wǎng)運行狀態(tài)量變化，支持潮流分析、發(fā)電計劃跟蹤、聯(lián)絡線計劃跟蹤、故障模擬、擾動模擬。

本發(fā)明同已有技術相比可產(chǎn)生如下積極效果本發(fā)明從電力交易運營、電力市場成員決策行為和電網(wǎng)運行三個維度出發(fā)，以年度為經(jīng)營周期，將電力市場模式中的所有商品類型、所有交易周期、相關交易方式和定價機制作為一個整體看待，以總體利益最大化作為電力市場成員的決策目標，通過對電力市場運營中的需求預測、成員決策、交易出清、調度運行、結算評估關鍵環(huán)節(jié)的完整模擬，量化評估相應電力市場模式下的經(jīng)濟、安全、節(jié)能和可持續(xù)性指標，從而建立一個電力市場全景實驗評價平臺，為電力市場模式的設計和選擇提供有效的實驗手段。

其具有如下特點：

1、電力市場運營模擬與評估可以支持電能、輔助服務、容量、輸電權、發(fā)電權、綠色證書多電力商品類型，中長期、月度、日前、日內、實時多交易周期，集中撮合與雙邊協(xié)商等多種交易方式，分區(qū)定價和節(jié)點定價多種定價機制的多電力市場耦合運營的電力市場機理推演，模擬電網(wǎng)安全約束在電力市場出清、電網(wǎng)調度各個環(huán)節(jié)中的作用，在對電力市場成員自主動態(tài)決策模擬基礎上，量化評價電力市場模式的運營效率和運營風險，依據(jù)對電力市場推演中的各種指標分析，評估電力市場規(guī)則公正性和交易模式可行性，為電力市場模式的設計和選擇提供決策支持，以更好地引導并優(yōu)化電力市場規(guī)則設計。

2、電力市場運營技術驗證可以預期電力市場模式、電力市場規(guī)模和電源電網(wǎng)結構，搭建目標電力市場運營環(huán)境，為海量成員接入、電力市場出清優(yōu)化算法、定價算法、電力市場結算、安全約束電力市場化調度新技術驗證提供數(shù)據(jù)接入、流程控制和結果校對支持，同時為大數(shù)據(jù)、云計算、桌面云技術在電力市場運營中的應用提供實驗驗證環(huán)境，評估運營技術的適用性。

3、電力市場運營人員實務培訓可以依據(jù)電網(wǎng)模型靈活構建預期電力市場模式的電力市場運營環(huán)境，模擬電網(wǎng)運行和電力市場成員自主決策，為電力市場運營、電力市場成員交易、科研機構研究、理論教學、監(jiān)管評價提供實務培訓環(huán)境，參訓人員與投標機器人共同參與各電力市場運營模擬，通過對一定時間范圍內不同供需形勢、電力市場成員自主決策和多電力市場成員聯(lián)合決策運營場景的模擬，評估人員培訓效果。

4、電力市場運營系統(tǒng)功能測試通過標準接口與電力市場運行系統(tǒng)連接，模擬目標電力市場運營，提供電網(wǎng)運行斷面和電力市場成員申報案例，接受被測電力市場運營系統(tǒng)的出清結果，并對被測系統(tǒng)功能正確性和計算性能進行測試驗證，實現(xiàn)電力市場運營系統(tǒng)功能軟件的業(yè)務級測試。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的功能框架結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的電力市場運營實驗平臺的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的實驗控制與管理的功能結構示意圖。

具體實施方式：下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細說明：

實施例：一種電力市場全景實驗平臺（參見圖1-圖3），其主要包括電力交易運營模擬器、市場成員行為模擬器和電網(wǎng)運行模擬器三部分。

(一)電力交易運營模擬器

電力交易運營模擬器包括電力市場商品結構生成器、電力市場運營模式配置、電力市場運營實驗平臺、實驗評估分析、電力市場運營時序配置以及實驗控制與管理。下面針對其做具體說明：

1）電力市場商品結構生成器

用于定義電力市場模式的電力商品構成，可以為電能、輔助服務、容量、輸電權、綠色證書、發(fā)電權中的一種或者多種電力商品的組合。電力市場商品結構生成器預置了可以在電力市場運營中出現(xiàn)的所有電力商品類型，并預定義了每類電力商品的成本模型?；诖?，定義每類電力商品的交易周期、交易方式。電力商品、交易周期和交易方式的組合稱為一種電力市場，所有電力市場的總和形成目標電力市場結構。

2）電力市場運營模式配置

用于設置每種電力市場的運營模式，生成對應的電力市場規(guī)則。每種電力市場規(guī)則包括：電力市場成員準入條件、電力市場時序、買方報價格式、賣方報價格式、電力市場定價機制、電力市場出清機制、電力市場結算機制，以及需要聯(lián)合出清的電力市場組合。

3）電力市場運營實驗平臺

電力市場運營實驗平臺是模擬電力市場運營的實體，是一個預置的電力市場運營實例創(chuàng)建和運行容器，能夠容納多種電力商品、多種交易周期和多種交易方式組合的多電力市場實例聯(lián)合運營。電力市場運營實驗平臺結構如附圖2所示。根據(jù)電力市場商品結構生成器生成的目標電力市場結構，自動激活對應電力市場實例，設定電力市場間交換規(guī)范；根據(jù)電力市場運營模式配置生成的電力市場規(guī)則，實例化市場出清引擎和市場成員接入終端；根據(jù)市場運營時序配置生成的各電力市場之間時序配合條件，確定各電力市場實例間的相互激活機制，最終形成多個電力市場實例，支撐配置電力市場模式的運營實驗。電力市場實例包括：電能市場實例、輔助服務市場實例、容量市場實例、輸電權市場實例、發(fā)電權市場實例。

4）實驗評估分析

實驗評估分析主要包括兩部分功能。一是電力市場成員競爭策略有效性和行為競爭性評估。根據(jù)電力市場出清和電網(wǎng)運行信息，自動計算各電力市場成員的電能費、輔助服務費、容量費，并根據(jù)其變動成本和固定成本分攤原則，計算各電力市場成員在各電力市場中的凈收益和總體凈收益，同時計算電力市場成員總體平均收益和各類電力市場成員的平均收益，對比各電力市場成員凈收益、總體凈收益與總體平均收益、所屬類電力市場成員平均收益，評估電力市場成員競爭策略的有效性；同時通過分析電力市場成員申報價格與實際成本之間的偏離度，評估各電力市場成員在電力市場中的競爭性。二是電力市場競爭性和有效性評估。通過對各周期電力市場中邊際機組電力市場報價與其成本的偏離程度，評估各個電力市場是否具有競爭性；從各電力商品的平均市場價格與平均供應成本比例、電力市場總體供給能力與電力市場需求比例、輸電設備利用率變化等指標，評估電力市場的有效性。

5）電力市場運營時序配置

用于配置各電力市場的啟動周期、電力市場啟動順序，配置電力市場運營中的流轉環(huán)節(jié)組成和各環(huán)節(jié)之間的流轉條件，以及各電力市場之間時序配合條件。電力市場運營時序設置決定了各個電力市場的運作流程以及之間的相互觸發(fā)關系。

6）實驗控制與管理

實驗控制與管理用于配置生成具體的實驗案例，模擬預想的電力市場規(guī)模、一次能源價格，形成電力市場啟動和持續(xù)運行所需的各種基礎信息。其功能結構圖如附圖3所示。

市場模型人工配置基于無約束網(wǎng)絡算例（不考慮電網(wǎng)模型）或者直接選用內嵌的RTS-96標準算例生成電網(wǎng)物理模型和電力市場經(jīng)濟模型。

市場模型自動生成則能夠根據(jù)基于IEC 62325-301標準的市場模型或者IEC 61970-301標準的電網(wǎng)模型，按照廠站機組間的所屬關系、裝機容量，自動生成用于實驗的電網(wǎng)物理模型和電力市場經(jīng)濟模型。

市場成員決策模型配置用于設置各電力市場成員智能代理的策略集、風險承受能力、決策子目標偏好，用于電力市場成員自主決策策略生成。

實驗周期及市場啟動前狀態(tài)配置用于設置實驗案例的時間范圍，并設置各電力市場成員已簽訂合同、設備檢修計劃、機組運行狀態(tài)各種市場初始參數(shù)，實驗周期的設置決定了各類電力市場的運行次數(shù)。

學員參與市場的教案配置用于設置各電力市場成員由智能代理模擬或是由參訓學員代理參與電力市場競爭，以及哪些電力市場成員可以聯(lián)合以模擬發(fā)電集團決策，并可以預置部分電力市場成員的成本、檢修計劃、輔助服務能力。

教員干預控制可以預設發(fā)輸電設備檢修計劃調整、發(fā)輸電設備故障，用于模擬電網(wǎng)運行對電力市場成員收益的影響。

目標電力市場結構由電力市場商品結構生成器生成，市場規(guī)則由電力市場運營模式配置生成，市場成員成本構成及一次能源價格自動生成模塊的功能在于根據(jù)燃料價格變化及固定成本構成生成市場規(guī)則、市場成員成本及一次能源價格。目標電力市場結構、市場規(guī)則、市場成員成本及一次能源價格組成實驗控制臺配置文件，用于支撐電力市場運營實驗平臺。

（二）、市場成員行為模擬器

市場成員行為模擬器的功能包括：競價策略管理、電力市場申報決策、數(shù)據(jù)申報與信息管理。

1）競價策略管理

用于設置電力市場成員的競價策略集合，包括參與的電力市場種類、決策的主要目標和從屬目標，以及對風險的偏好程度，并設置長周期成本在短周期電力市場中的可選分攤策略。

2）市場申報決策

依據(jù)電力市場成員的各種電力成本構成，以試驗周期內利益最大化為目標，參照競價策略集合設置和成本分攤策略，考慮實驗周期內已經(jīng)達成的各類交易合同，協(xié)調優(yōu)化電力市場成員所有發(fā)用電資源在各個電力市場中的競價策略。在多周期競爭決策中，能夠根據(jù)電力市場出清和計算結果，自動調優(yōu)后續(xù)競爭策略。

3）數(shù)據(jù)申報與信息管理

提供參訓人員查詢各種電力市場運行信息和自身注冊信息的人機界面，提供參與各類電力市場的數(shù)據(jù)申報界面，并從市場、發(fā)用電資源、時間多個維度展示電力市場成員的量本利信息和評價信息。

（三）、電網(wǎng)運行模擬器

電網(wǎng)運行模擬器主要用于模擬與電力市場運營緊密相關的電網(wǎng)運行狀態(tài)量變化，支持潮流分析、發(fā)電計劃跟蹤、聯(lián)絡線計劃跟蹤、故障模擬、擾動模擬。