一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方法
【專利說明】一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方 法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 發(fā)電權(quán)指發(fā)電廠商發(fā)電運(yùn)行并將電能出售給電網(wǎng)或用戶的權(quán)利。在管制電力系統(tǒng) 中，它對(duì)應(yīng)于廠商在特定調(diào)度機(jī)制下獲得發(fā)電配額；而在自由競爭的電力市場中，它指廠商 在提前電能市場（如遠(yuǎn)期市場、日前市場）中的中標(biāo)電量。相應(yīng)地，發(fā)電權(quán)交易即指上述配 額或中標(biāo)電量的買賣。
[0003] 發(fā)電權(quán)交易本質(zhì)上是電力系統(tǒng)再調(diào)度、發(fā)電資源重新配置的過程。積極、合理的發(fā) 電權(quán)交易能夠使經(jīng)濟(jì)尚效、供電可靠的發(fā)電廠商替代尚耗能、尚風(fēng)險(xiǎn)發(fā)電廠商承擔(dān)負(fù)荷，提 升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，同時(shí)使參與交易的廠商獲益。需指出的是，發(fā)電權(quán)交易完成 后，各發(fā)電廠商的出力計(jì)劃會(huì)相應(yīng)調(diào)整，這意味電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變。
[0004] 長期以來，我國的發(fā)電權(quán)交易以中長期電量交易為主，在年、月、周等時(shí)間尺度上 對(duì)各個(gè)發(fā)電廠商的發(fā)電量進(jìn)行調(diào)整，不涉及網(wǎng)絡(luò)阻塞等運(yùn)行層面的問題。發(fā)電權(quán)交易主要 用于處理水電廠來水情況的隨機(jī)性，規(guī)避棄水和水電缺額的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水火置換；而水火互 濟(jì)、豐枯互補(bǔ)是我國發(fā)電權(quán)交易的基本原則。"以大易小"、"壓大上小"是我國發(fā)電權(quán)交易的 另一準(zhǔn)則與特征，在三公調(diào)度的背景下，利用高效大型火電機(jī)組替代高耗能的老廠、小廠承 擔(dān)負(fù)荷。發(fā)電權(quán)交易在發(fā)電資源重新配置特別是短期的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整方面的效益 并未有得到充分發(fā)揮。
[0005] 近年來，隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化問題的加劇，以風(fēng)力發(fā)電為代表的可再生能源 電力獲得了持續(xù)、迅速的發(fā)展，電力系統(tǒng)中可再生能源滲透率不斷提高。與火電、水電等常 規(guī)電源相比，風(fēng)電出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性，這給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來了極大挑戰(zhàn)。風(fēng)電預(yù)測 是降低系統(tǒng)運(yùn)行不確定性有效途徑，目前較為常見的風(fēng)電功率短期預(yù)測可以劃分為日前、 4h前和lh前三種不同時(shí)間尺度。
[0006] 在現(xiàn)有的風(fēng)電功率的消納過程中，通常以日前功率預(yù)測為基礎(chǔ)，制定電力系統(tǒng)日 前運(yùn)行方案；在實(shí)時(shí)運(yùn)行過程中，根據(jù)風(fēng)電實(shí)際出力實(shí)時(shí)調(diào)整各發(fā)電機(jī)組、發(fā)電廠的出力， 保證系統(tǒng)功率平衡。這種"日前計(jì)劃+實(shí)時(shí)調(diào)整"的風(fēng)電消納策略并沒有充分利用不同時(shí) 間尺度下風(fēng)電功率預(yù)測信息；由于在實(shí)時(shí)的時(shí)間尺度上，電力系統(tǒng)中可供調(diào)整的發(fā)電資源 已非常有限，這將限制發(fā)電功率的調(diào)整，造成系統(tǒng)因?qū)嶋H風(fēng)電功率不足而失負(fù)荷或因?qū)嶋H 風(fēng)電功率過多而棄除部分風(fēng)功率的不利后果。
[0007] 綜上，現(xiàn)有的發(fā)電權(quán)交易方法沒有充分其自身在發(fā)電資源重新配置，特別是系統(tǒng) 運(yùn)行靈活調(diào)整方面的潛力；同時(shí)，現(xiàn)有的風(fēng)電消納體系也無法充分利用不同時(shí)間尺度的風(fēng) 電功率預(yù)測信息，有必要結(jié)合風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果，設(shè)計(jì)發(fā)電權(quán)交易方法，靈活調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行 方式，促進(jìn)風(fēng)電功率消納。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有發(fā)電權(quán)交易方法的不足，提供一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多 時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方法，充分利用不同時(shí)間尺度下、不同精度的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果，發(fā)掘 電力系統(tǒng)中的靈活調(diào)節(jié)資源，促進(jìn)風(fēng)電吸納，降低系統(tǒng)失負(fù)荷或棄除風(fēng)電功率的風(fēng)險(xiǎn)，從而 提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟一：以遠(yuǎn)期合同和日前風(fēng)電功率預(yù)測為基礎(chǔ)，進(jìn)行日前發(fā)電權(quán)交易，確定各發(fā) 電廠商日前發(fā)電權(quán)，鎖定大型火電機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)狀態(tài)；
[0012] 步驟二：以日前發(fā)電權(quán)交易結(jié)果和4h前更新的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ)，開展4h 前發(fā)電權(quán)交易，確定各廠商的發(fā)電權(quán)，調(diào)整快速啟停機(jī)組的開機(jī)、關(guān)機(jī)狀態(tài)；
[0013] 步驟三：以4h前發(fā)電權(quán)交易結(jié)果和lh前風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)行l(wèi)h前發(fā) 電權(quán)交易，確定各廠商最終發(fā)電權(quán)和電力系統(tǒng)運(yùn)行方式。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：步驟一中通過建立日前發(fā)電權(quán)交易模型確定各發(fā)電廠 商日前發(fā)電權(quán)；
[0015]日前發(fā)電權(quán)交易模型為：
[0016](1) t=\
ij
[0017] 式中：F表示發(fā)電權(quán)交易社會(huì)效益的總和；表示購買方發(fā)電廠商i、售出方發(fā)電 廠商j進(jìn)行發(fā)電權(quán)交易的社會(huì)效益，即二者報(bào)價(jià)的差值，發(fā)電商i向發(fā)電商j購買的發(fā) 電量；下標(biāo)t表示交易時(shí)段；T= 24表示日前發(fā)電權(quán)交易市場。
[0018]日前發(fā)電權(quán)交易約束條件：
[0025] 其中，表示發(fā)電廠商i在日前交易中希望購買的發(fā)電權(quán)；€表示未進(jìn)行日前 交易時(shí)電廠商i的發(fā)電權(quán)，表示日前交易結(jié)算后發(fā)電廠商i所擁有的發(fā)電權(quán)；式（4)給 出了發(fā)電廠商i在日前交易中購買發(fā)電權(quán)的限制，如機(jī)組容量、最小技術(shù)出力；相應(yīng)地，式 (5)-式（7)中下標(biāo)為j的變量和約束表示與發(fā)電權(quán)出售方j(luò)相關(guān)的變量和約束。
[0026] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：步驟二中通過建立4h前發(fā)電權(quán)交易模型確定各發(fā)電 廠商4h前發(fā)電權(quán)；
[0027] 4h前發(fā)電權(quán)交易模型： T_ /!
[0036] 式中上標(biāo)T= 4表示4h前發(fā)電權(quán)交易，相應(yīng)變量與約束的含義與日前模型類似。
[0037] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：步驟三中通過建立lh前發(fā)電權(quán)交易模型確定各發(fā)電 廠商lh前發(fā)電權(quán)；
[0038] lh前發(fā)電權(quán)交易模型：
[0048] 式中T= 1表示lh前發(fā)電權(quán)交易，變量和約束的含義與日前、4h前模型類似。特 別地，由于鄰近系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)刻（僅提前l(fā)h)，在式（22)中考慮電力系統(tǒng)運(yùn)行約束，包括系統(tǒng) 功率平衡、線路傳輸容量限制。
[0049] 與現(xiàn)有的發(fā)電權(quán)交易方法和風(fēng)電消納方法相比，本發(fā)明具有如下突出有益效果：
[0050] 本方法通過多時(shí)間尺度的發(fā)電權(quán)交易實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)再調(diào)度和發(fā)電資源的重新 配置，充分利用了逐漸精確的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果，在日內(nèi)運(yùn)行中適時(shí)地調(diào)整了快速啟停機(jī) 組的開停狀態(tài)，發(fā)掘系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源、配合風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行，能夠促進(jìn)風(fēng)電功率的消納，提 升風(fēng)電場的收益，降低系統(tǒng)生產(chǎn)成本，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行中失負(fù)荷或者棄除風(fēng)電功率的風(fēng) 險(xiǎn)。 【【附圖說明】】
[0051] 圖1為本發(fā)明的整體流程圖；
[0052] 圖2為一個(gè)具體實(shí)施例風(fēng)電場的日實(shí)際出力曲線；
[0053] 圖3為一個(gè)具體實(shí)施例風(fēng)電場的日前功率預(yù)測結(jié)果；
[0054] 圖4為一個(gè)具體實(shí)施例風(fēng)電場的4h前功率預(yù)測結(jié)果；
[0055] 圖5為一個(gè)具體實(shí)施例風(fēng)電場的lh前功率預(yù)測結(jié)果。 【【具體實(shí)施方式】】
[0056] 以風(fēng)電功率預(yù)測為基礎(chǔ)，在日前到實(shí)時(shí)的時(shí)間尺度空隙內(nèi)，設(shè)置日前、4h前和lh 前三種不同時(shí)間尺度的發(fā)電權(quán)交易（對(duì)應(yīng)于三種常見時(shí)間尺度的風(fēng)電功率預(yù)測）；通過它 們特別是日內(nèi)（4h前）的發(fā)電權(quán)交易，根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果的更新，調(diào)整中小規(guī)模火電機(jī) 組、燃?xì)廨啓C(jī)的啟停狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電資源的重新配置，配合風(fēng)電功率消納。
[0057] 請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種促進(jìn)風(fēng)電消納的多時(shí)間尺度發(fā)電權(quán)交易方法，包括 以下步驟：
[0058] 步驟一：以遠(yuǎn)期合同和日前風(fēng)電功率預(yù)測為基礎(chǔ)，進(jìn)行日前發(fā)電權(quán)交易，確定各發(fā) 電廠商日前發(fā)電權(quán)，鎖定大型火電機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)狀態(tài)。本步驟與現(xiàn)有的長時(shí)間尺度發(fā)電 權(quán)交易功能上類似，目的在于彌補(bǔ)中長期交易計(jì)劃和發(fā)電廠商特別是風(fēng)電場實(shí)際發(fā)電能力 的差別，校驗(yàn)電力系統(tǒng)平衡約束，調(diào)整中長期交易計(jì)劃。當(dāng)允許風(fēng)電參與中長期市場時(shí)，此 環(huán)節(jié)的意義在于允許風(fēng)電廠商根據(jù)日前功率預(yù)測結(jié)果，進(jìn)行發(fā)電權(quán)的"多退少補(bǔ)"，避免違 約或棄風(fēng)。當(dāng)風(fēng)電廠商不允許參與中長期市場時(shí)，此環(huán)節(jié)的意義在于引導(dǎo)以火電為主的發(fā) 電廠商為風(fēng)電讓出帶負(fù)荷空間。
[0059] 公式（1)為撮合交易機(jī)制下的日前發(fā)電權(quán)交易模型，它以社會(huì)效益最大化為目標(biāo) 函數(shù)：
[0060]
(1)
[0061] 式中：F表示發(fā)電權(quán)交易社會(huì)效益的總和；表示發(fā)電廠商i(購買方）、j(售出 方）進(jìn)行發(fā)電權(quán)交易的社會(huì)效益，即二者報(bào)價(jià)的差值，％發(fā)電商i向發(fā)電商j購買的發(fā)電 量；下標(biāo)t表示交易時(shí)段；T= 24表示日前發(fā)電權(quán)交易。
[0062] 發(fā)電廠商i購買的發(fā)電權(quán)應(yīng)低于其發(fā)電權(quán)需求：
[0063]
[0066]
[0064] 式中表示發(fā)電廠商i在日前交易中希望購買的發(fā)電權(quán)。[0065]同時(shí)，發(fā)電廠商i結(jié)算后的發(fā)電權(quán)，滿足其運(yùn)行的技術(shù)約束：
[0067]
[0068] 式中表示未進(jìn)行日前交易時(shí)電廠商i的發(fā)電權(quán)，表示日前交易結(jié)算后發(fā) 電廠商i所擁有（承擔(dān)）的發(fā)電權(quán)。式⑷表示對(duì)發(fā)