本技術涉及電力出清優(yōu)化，尤其涉及一種日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化方法及設備。

背景技術：

1、隨著我國電力體系市場化改革的進程和電力現(xiàn)貨市場的建設，目前已經(jīng)形成了“日前-日內(nèi)”的雙結(jié)算模式。在日前階段，市場根據(jù)參與者的競價和中標量，給出日前出清結(jié)果，然后在日內(nèi)根據(jù)每個時段的實時出力、價格與日前階段參與者的中標價格和出力進行一次偏差結(jié)算。

2、由于在日前階段，市場的參與者是根據(jù)對機組狀況、負荷需求等因素在日內(nèi)各時段的預測而作出競標決策，因此該決策過程不僅存在不確定性，而且還是一個必須考慮跨時段因素的決策問題，那么相對而言，市場的結(jié)算也應該具備對應的滾動優(yōu)化機制。該機制在一次結(jié)算之外，還考慮了多周期因素對于出清價格的影響。

3、前述的跨時段決策問題，一般被稱為前向優(yōu)化問題，在該問題中，市場在每個時段的出清價格是一個很關鍵的因素，因為市場參與者是價格接收者，他們不僅在日前階段會根據(jù)過去的出清價格進行決策，在日內(nèi)階段，實時出清價格的變動還會促使參與者作出反應，從而調(diào)整其后的行為或策略。對于日內(nèi)階段的出清價格形成機制，目前業(yè)界一般采取邊際電價方法。

4、在市場出清條件下，邊際電價mp是使成交的電力滿足負荷需求的最后一個電能供應者的報價，由于該價格是在交易界面形成的價格，那么具體到節(jié)點，還需要考慮mp成交后經(jīng)過配網(wǎng)傳輸?shù)骄唧w的潮流節(jié)點后發(fā)生的阻塞、網(wǎng)損后的真實價值，該價值即為節(jié)點邊際電價lmp。lmp對于市場參與者、市場運營者和調(diào)度者的決策，都是一個重要的因素，被視為關鍵的價格信號。

5、由于負荷端的需求在短期內(nèi)主要取決于用戶的行為和外部因素，因此lmp的形成主要取決于供給端，而供給端的報價是機組經(jīng)濟決策(效益最大化或成本最小化)的結(jié)果?，F(xiàn)有技術中，常常將lmp表述為節(jié)點電能量的價值(可以表述為機組出力成本的函數(shù))與阻塞分量的和(一般為了降低問題的復雜度，不考慮網(wǎng)損)，卻忽視了機組性能在前向決策中的重要作用。

6、實際上，不論是新能源機組還是傳統(tǒng)機組，其功率的變化并非理想狀態(tài)下那樣的瞬時完成，機組的爬坡、滑坡性能都會影響其功率變化速率，并且機組的啟停都會產(chǎn)生不可忽視的成本，因此機組的決策周期還必須考慮其功率調(diào)節(jié)周期。電力調(diào)度方在sced決策中常常忽視機組作為電力供給方的性能周期變化，大量的實證研究表明，機組有可能激勵偏離電力調(diào)度方的調(diào)度計劃以維護自己的利益，從而導致電力調(diào)度方的決策與電力供給方的決策產(chǎn)生沖突，當這種沖突擴大，那么在市場窗口就會導致異常價格的出現(xiàn)。

7、綜上所述，當前的日內(nèi)電價實時結(jié)算方案容易使得電力供給方偏離電力調(diào)度方的調(diào)度計劃，不利于整網(wǎng)的潮流穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)思路

1、為至少在一定程度上克服相關技術中的日內(nèi)電價實時結(jié)算方案容易使得電力供給方偏離電力調(diào)度方的調(diào)度計劃，不利于整網(wǎng)的潮流穩(wěn)定的問題，本技術提供一種日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化方法及設備。

2、本技術的方案如下：

3、根據(jù)本技術實施例的第一方面，提供一種日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

4、基于電力供給方的角度，構(gòu)建包含決策周期的前向成本模型；所述前向成本模型的約束條件包括：功率平衡約束條件、功率輸出約束條件、爬坡約束條件、啟停次數(shù)約束條件和線路潮流約束條件；

5、基于電力調(diào)度方的角度，構(gòu)建包含決策周期的經(jīng)濟模型；

6、根據(jù)所述經(jīng)濟模型對所述前向成本模型的約束條件進行轉(zhuǎn)換；

7、通過轉(zhuǎn)換后的前向成本模型的約束條件以及所述經(jīng)濟模型構(gòu)建拉格朗日方程，預測基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價；

8、根據(jù)基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價，確定包含決策周期的總體偏差模型；

9、基于所述前向成本模型、經(jīng)濟模型和總體偏差模型，對決策周期進行迭代，得到符合預設條件的目標決策周期；

10、根據(jù)所述目標決策周期確定進行日內(nèi)滾動出清時優(yōu)先級最高的目標出清輪次；

11、基于目標出清輪次的時段電量和電價在當前一次偏差結(jié)算的基礎上進行二次結(jié)算。

12、優(yōu)選地，基于電力供給方的角度，構(gòu)建包含決策周期的前向成本模型，包括：

13、

14、其中，f1表示前向成本模型的目標函數(shù)；t表示決策周期；n表示電力供給方所有機組的總數(shù)；ci(pi,t)表示機組i在t時段的出力運行成本；pi,t表示機組i在t時段的有功功率；φi,t表示機組i在t時段啟停狀態(tài)的虛擬變量，當機組處于啟動狀態(tài)時取1，否則取0；表示機組i單次啟動的成本；χi,t為表示機組i在t時段處于工作狀態(tài)的虛擬變量，當機組處于空載時取1，否則取0；表示機組i的空載成本；

15、所述功率平衡約束條件為：

16、∑i∈upi,t＝∑j∈llj,t(2)；

17、其中，u表示機組的集合；l表示負荷的集合；lj,t表示第j個負荷在t時段的功率；

18、所述功率輸出約束條件為：

19、pi,min≤pi,t≤pi,max???(3)；

20、其中，pi,min表示機組i的最小功率；pi,max表示機組i的最大功率；

21、所述爬坡約束條件為：

22、

23、其中，γi表示機組i每時段可調(diào)整的最大功率；pi,t-1表示機組i在t-1時段的有功功率；χi,t-1表示機組i在t-1時段處于工作狀態(tài)的虛擬變量；

24、所述啟停次數(shù)約束條件為：

25、

26、其中，φi,max表示機組i在決策周期t內(nèi)的最大可啟動次數(shù)；ψi,t為表示機組i在t時段處于停機狀態(tài)的虛擬變量，當機組發(fā)生停機時取1，否則取0；ψi,max表示機組i在決策周期t內(nèi)最大可停機次數(shù)；

27、所述線路潮流約束條件為：

28、ps,min≤ps,t≤ps,max??(6)；

29、其中，ps,min表示線路截面的最小功率；ps,max表示線路截面的最大功率；ps,t表示界面s在t時段的功率。

30、優(yōu)選地，基于電力調(diào)度方的角度，構(gòu)建包含決策周期的經(jīng)濟模型，包括：

31、

32、其中，f2表示經(jīng)濟模型的目標函數(shù)；

33、根據(jù)所述經(jīng)濟模型對所述前向成本模型的約束條件進行轉(zhuǎn)換，包括：

34、根據(jù)所述經(jīng)濟模型將所述功率平衡約束條件轉(zhuǎn)換為：

35、λt:∑i∈upi,t＝∑j∈llj,t(8)；

36、其中，λt表示時段t的影子價格；

37、根據(jù)所述經(jīng)濟模型將所述功率輸出約束條件轉(zhuǎn)換為：

38、

39、其中，和分別表示機組i在t時刻以最大/最小功率運行的影子價格；

40、根據(jù)所述經(jīng)濟模型將所述爬坡約束條件轉(zhuǎn)換為：

41、

42、其中，和分別表示機組i在t時段爬坡/滑坡時單位功率變化的影子價格；

43、根據(jù)所述經(jīng)濟模型將所述線路潮流約束條件轉(zhuǎn)換為：

44、

45、其中，和分別表示線路截面功率處于最大/最小功率的影子價格。

46、優(yōu)選地，通過轉(zhuǎn)換后的前向成本模型的約束條件以及所述經(jīng)濟模型構(gòu)建拉格朗日方程，包括：

47、以成本最小為目標，通過轉(zhuǎn)換后的前向成本模型的約束條件以及所述經(jīng)濟模型構(gòu)建拉格朗日方程：

48、

49、其中，d表示所有線路截面的集合；

50、預測基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價，包括：

51、設機組i和負荷j位于同一節(jié)點，將所述拉格朗日方程對負荷j取偏導，得：

52、

53、其中，表示機組i和負荷j所在節(jié)點的節(jié)點邊際電價；-λt表示節(jié)點邊際電價的電能價格分量；表示節(jié)點邊際電價的阻塞費用；

54、所述拉格朗日方程取極值的條件為：

55、

56、其中，表示機組i在t時段給出的出力報價；

57、從功率轉(zhuǎn)移的角度得出：

58、

59、聯(lián)立公式13-15，得：

60、

61、其中，ρt表示基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價。

62、優(yōu)選地，所述方法還包括：將機組在最大功率和最小功率的運行從電力供給方的決策中剔除，將公式16簡化為：

63、

64、優(yōu)選地，根據(jù)基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價，確定包含決策周期的總體偏差模型，包括：

65、

66、其中，δρt表示對機組i在t時段的分時節(jié)點邊際電價預測偏差；δpi,t表示對機組i在t時段的出力預測偏差；θ(t)表示除出力和分時電價之外的偏差項。

67、優(yōu)選地，除出力和分時電價之外的偏差項表示為：

68、

69、其中，ltot表示總負荷；表示節(jié)點邊際電價的方差；σl表示短期負荷預測的均方誤差；表示周期內(nèi)的節(jié)點邊際電價的均值。

70、優(yōu)選地，基于所述前向成本模型、經(jīng)濟模型和總體偏差模型，對決策周期進行迭代，得到符合預設條件的目標決策周期，包括：

71、將所述前向成本模型中的決策周期t初始化為t0；

72、將初始化后的決策周期t0及其對應的各個變量數(shù)據(jù)代入所述前向成本模型和經(jīng)濟模型，輸出各個時段的機組出力和節(jié)點邊際電價；

73、將輸出的各個時段的機組出力和節(jié)點邊際電價代入總體偏差模型，輸出本次迭代中的決策周期t；

74、判斷t是否等于t0；

75、若t等于t0，則更新決策周期后繼續(xù)迭代；若t不等于t0，則判斷ω(t)≤ω(t-1)是否成立；

76、若成立，則將本次迭代中的決策周期t作為目標決策周期t*；若不成立，則將t-1作為目標決策周期t*；

77、判斷是否達到最大迭代時段；

78、若達到最大迭代時段，則輸出目標決策周期t*；若未達到最大迭代時段，則更新決策周期后繼續(xù)迭代。

79、優(yōu)選地，根據(jù)所述目標決策周期確定進行日內(nèi)滾動出清時優(yōu)先級最高的目標出清輪次，包括：

80、確定機組偏離調(diào)度指令的激勵程度：

81、

82、其中，coc表示機組偏離調(diào)度指令的激勵程度；表示執(zhí)行調(diào)度方指令的機組出力；pi,t表示未執(zhí)行調(diào)度方指令的機組出力；

83、確定所有機組的前向功率調(diào)整價格因子在日前時段的總和：

84、

85、其中，表示所有機組的前向功率調(diào)整價格因子在日前時段t的總和；

86、以所有機組的前向功率調(diào)整價格因子在日前時段的總和為基準，計入決策周期后，得到系統(tǒng)在決策周期t內(nèi)的總體功率調(diào)整價格因子：

87、

88、其中，τt,t+t表示系統(tǒng)在決策周期t內(nèi)的總體功率調(diào)整價格因子；

89、將系統(tǒng)在決策周期t內(nèi)的總體功率調(diào)整價格因子作為出清輪次的結(jié)算優(yōu)先級的參考指標，則有：

90、

91、將結(jié)算優(yōu)先級最高的出清輪次作為目標出清輪次，則目標出清輪次為：

92、b＝{t-t*,t-t+1,…t}??(23)；

93、其中，b表示目標出清輪次。

94、根據(jù)本技術實施例的第二方面，提供一種日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化設備，包括：

95、處理器和存儲器；

96、所述處理器與存儲器通過通信總線相連接：

97、其中，所述處理器，用于調(diào)用并執(zhí)行所述存儲器中存儲的程序；

98、所述存儲器，用于存儲程序，所述程序至少用于執(zhí)行如以上任一項所述的一種日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化方法。

99、本技術提供的技術方案可以包括以下有益效果：本技術中的日內(nèi)電價實時結(jié)算優(yōu)化方法，包括：基于電力供給方的角度，構(gòu)建包含決策周期的前向成本模型；基于電力調(diào)度方的角度，構(gòu)建包含決策周期的經(jīng)濟模型；根據(jù)經(jīng)濟模型對前向成本模型的約束條件進行轉(zhuǎn)換；通過轉(zhuǎn)換后的前向成本模型的約束條件以及經(jīng)濟模型構(gòu)建拉格朗日方程，預測基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價；根據(jù)基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價，確定包含決策周期的總體偏差模型；基于前向成本模型、經(jīng)濟模型和總體偏差模型，對決策周期進行迭代，得到符合預設條件的目標決策周期；根據(jù)目標決策周期確定進行日內(nèi)滾動出清時的目標出清輪次；基于目標出清輪次的時段電量和電價在當前一次偏差結(jié)算的基礎上進行二次結(jié)算。

100、現(xiàn)有技術中的一次偏差結(jié)算沒有考慮電力供給方的決策周期在其前向滾動決策中的作用，忽視了跨時段約束的價值，將歷史出清結(jié)果均視為沉沒成本，使得電力供給方有激勵偏離電力調(diào)度方的計劃。

101、本技術中的技術方案，可以重新解構(gòu)節(jié)點邊際電價的組成因子，預測基于電力供給方的角度的節(jié)點邊際電價，協(xié)助電力供給方確定目標決策周期的個數(shù)。在結(jié)算時，采用當前結(jié)算時段向前數(shù)個(目標決策周期的個數(shù))周期的電量和電價，再在這幾個周期中確定優(yōu)先級最高的目標出清輪次，并且基于目標出清輪次的時段電量和電價在當前的一次偏差結(jié)算的基礎上進行二次結(jié)算，從而最小化電力調(diào)度方和電力供給方的目標偏差，降低電力供給方偏離電力調(diào)度方指令的意愿，提升系統(tǒng)整體的穩(wěn)定和潮流安全。

102、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術。