本發(fā)明涉及電力，具體來說，涉及一種基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法。

背景技術：

1、在新型電力系統(tǒng)的構建中，以新能源為主體的發(fā)展策略不僅是實現(xiàn)“雙碳”目標的核心要素，而且對于構建現(xiàn)代能源體系具有深遠的意義。微電網(wǎng)、分布式光伏、儲能電站等配網(wǎng)側(cè)能源系統(tǒng)，在提高新能源消納水平和保障高質(zhì)量能源供應方面取得了顯著進展，這些技術的快速發(fā)展同樣帶來了對運營成本和收益水平的高度關注。隨著電力市場改革的深入，市場交易已從電力中長期市場向現(xiàn)貨交易市場轉(zhuǎn)變，這為微電網(wǎng)和分布式光伏等新興市場主體提供了積極參與市場交易的機會。

2、電力調(diào)度在這一轉(zhuǎn)變中扮演著至關重要的角色，尤其是在高比例的可再生能源接入電網(wǎng)的情況下。電力調(diào)度不僅涉及到如何更有效地利用和分配現(xiàn)有電力資源，還包括預測電力需求和調(diào)整發(fā)電輸出以適應市場需求的動態(tài)變化。在配網(wǎng)側(cè)，分布式發(fā)電的就近交易可以顯著提升能源系統(tǒng)的效率，尤其是在分布式光伏大規(guī)模接入的背景下，電力調(diào)度在此過程中確保了電網(wǎng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，通過實時調(diào)整發(fā)電和負載，使得新能源的消納更加高效和安全。

3、在配網(wǎng)側(cè)開展分布式發(fā)電就近交易，可以充分發(fā)揮不同類型能源系統(tǒng)在用能時空上的互補優(yōu)勢，特別是在分布式光伏大規(guī)模持續(xù)接入的趨勢背景下，能進一步提高新能源就地消納比例，提高電網(wǎng)安全運行水平，對構建適應新型電力系統(tǒng)的市場機制具有重要的支撐作用。

4、目前，國內(nèi)外已有較多配網(wǎng)側(cè)分布式交易相關研究，大多集中在市場的機制與模式設計和優(yōu)化運行方面。博弈論是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要分支，目標是研究沖突對抗條件下的最優(yōu)決策問題。已有較多研究將博弈論引入配網(wǎng)側(cè)分布式電力交易，圍繞市場交易模式建立了相關的出清優(yōu)化模型，在配網(wǎng)側(cè)電能量市場交易進行了有益的探索和嘗試。現(xiàn)有技術中適應現(xiàn)貨市場交易的風儲微電網(wǎng)分布式調(diào)度方法，該方法通過考慮風電、儲能、微電網(wǎng)的分布式交易，但該方法并未考慮各主體及系統(tǒng)整體在交易過程中如何同時獲得最大收益，且未考慮到分布式光伏這一重要分布式能源，此外，還存在以下缺陷：

5、(1)市場交易模式較為復雜，不利于配網(wǎng)側(cè)市場用戶主體自發(fā)形成靈活的就近交易；

6、(2)交易范圍局限在配網(wǎng)側(cè)市場內(nèi)部，未與電力現(xiàn)貨市場銜接；

7、(3)市場主體類型較為單一，隨著配網(wǎng)側(cè)微電網(wǎng)、儲能電站等新興市場主體不斷涌現(xiàn)，多類型市場主體參與下的分布式交易模型更具現(xiàn)實意義。

8、針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術問題

2、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法，具備新興市場主體在配網(wǎng)側(cè)市場交易的靈活性和經(jīng)濟性，提高電網(wǎng)安全運行水平的優(yōu)點，進而解決配網(wǎng)側(cè)市場存在的交易模式較為復雜、靈活性不足、交易范圍受限、市場主體較為單一等問題。

3、(二)技術方案

4、為實現(xiàn)上述新興市場主體在配網(wǎng)側(cè)市場交易的靈活性和經(jīng)濟性，提高電網(wǎng)安全運行水平的優(yōu)點，本發(fā)明采用的具體技術方案如下：

5、一種基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法，該基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法包括以下步驟：

6、s1、基于合作博弈理性交易行為，建立基于雙層交易結(jié)構的配網(wǎng)側(cè)市場交易模式；

7、s2、建立電力市場與配網(wǎng)側(cè)市場間的價格信號耦合聯(lián)系，并定義配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易總量；

8、s3、建立配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型，并結(jié)合納什議價協(xié)議構建配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型；

9、s4、將配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型分解，并對分解后生成的子問題進行優(yōu)化求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體的最優(yōu)電能交易策略；

10、s5、將最優(yōu)電能交易策略模擬部署至配網(wǎng)側(cè)市場中，并基于配網(wǎng)側(cè)市場波動情況執(zhí)行配網(wǎng)側(cè)市場電力調(diào)度。

11、優(yōu)選地，配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易總量的計算公式為：

12、ctrade,t＝σql,tpl,t+σ(qd,t-ql,t)pd,t+∑(qr,t-qd,t)pr,t+cdmo,t

13、式中，ctrade,t表示配網(wǎng)側(cè)市場主體在時段t內(nèi)的市場交易量，ql,t表示配網(wǎng)側(cè)市場主體在電力中長期市場簽訂的在時段t的電量；pl,t表示配網(wǎng)側(cè)市場主體在電力中長期市場簽訂的在時段t的電價；qd,t表示時段t的現(xiàn)貨日前市場申報用電量；pd,t表示時段t的現(xiàn)貨市場日前出清后所形成的節(jié)點電價；pr,t表示時段t的現(xiàn)貨市場實時交易出清后所形成的節(jié)點電價；qr,t表示時段t經(jīng)電網(wǎng)交易的電量；cdmo,t表示配網(wǎng)側(cè)市場主體在配網(wǎng)側(cè)分布式電能市場交易量；l表示中長期市場；d表示日前市場；r表示實時市場。

14、優(yōu)選地，建立配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型，并結(jié)合納什議價協(xié)議構建配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型包括以下步驟：

15、s31、分別建立微電網(wǎng)在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型、儲能電站在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型及分布式光伏在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型，其中，配網(wǎng)側(cè)市場主體至少包括儲能電站、分布式光伏及微電網(wǎng)；

16、s32、基于納什議價協(xié)議構建以運行成本表示的納什議價標準模型；

17、s33、分別將微電網(wǎng)在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型、儲能電站在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型及分布式光伏在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型代入至納什議價標準模型中，得到配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型。

18、優(yōu)選地，微電網(wǎng)在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型的表達式為：

19、

20、式中，ci,mg-grid表示微電網(wǎng)i從電網(wǎng)購電成本；ci,gas表示微電網(wǎng)i內(nèi)部chp機組消耗的燃氣成本；ci,co2表示微電網(wǎng)i內(nèi)部chp機組的二氧化碳處理成本；ii,mg-grid表示微電網(wǎng)i向電網(wǎng)售電收益；ii,grn表示微電網(wǎng)i綠電收益；ci,j表示微電網(wǎng)i與儲能電站j之間的交易成本，ci,k表示微電網(wǎng)i與分布式光伏k之間的交易成本；t表示成本計算周期；表示微電網(wǎng)i的負荷功率；表示微電網(wǎng)i的日前購電電量；表示微電網(wǎng)i的中長期合同電價；表示微電網(wǎng)i的負荷功率的日前出清電價；表示t時刻微電網(wǎng)i內(nèi)部chp機組耗氣量；pgas表示t時刻微電網(wǎng)i內(nèi)部chp機組的單位燃氣價格；pi,co2表示t時刻微電網(wǎng)i內(nèi)部chp機組的單位二氧化碳處理成本；表示t時刻微電網(wǎng)i向電網(wǎng)售出的功率；pi,mg-grid表示t時刻微電網(wǎng)i向電網(wǎng)售出的售電價格；表示t時刻微電網(wǎng)i內(nèi)部光伏的發(fā)電量；pgreen表示t時刻微電網(wǎng)i內(nèi)部光伏的發(fā)電量和單位綠電收益。

21、優(yōu)選地，儲能電站在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型的表達式為：

22、

23、

24、式中，cj,life表示儲能電站j因充放電產(chǎn)生的生命周期內(nèi)的成本損耗；cj,es-grid表示儲能j從電網(wǎng)購電的成本；ij,es-grid表示儲能電站j向電網(wǎng)售電的收益；cj,i表示儲能j與微電網(wǎng)i之間的交易成本；cj,k表示儲能j與分布式光伏k之間的交易成本；為儲能電站j在t時刻的購電電量；表示儲能電站j在t時刻的售電電量；pj,es表示儲能電站j在t時刻的單位充放電電量成本；pj,es-grid表示儲能電站j在t時刻的上網(wǎng)電價；表示儲能電站j在t時刻的從電網(wǎng)購電電價；表示t時刻微電網(wǎng)i與儲能j之間的交易電量；表示t時刻儲能j從分布式光伏k購買的電量；表示t時刻儲能j與微電網(wǎng)i之間的交易電價；pj,k表示t時刻儲能j與分布式光伏k之間的交易電價。

25、優(yōu)選地，分布式光伏在兩級市場交易的成本優(yōu)化模型的表達式為：

26、

27、式中，ck,pv-grid表示分布式光伏k與電網(wǎng)之間的交易成本；表示t時刻分布式光伏k與電網(wǎng)之間的交易電量；表示t時刻分布式光伏k與電網(wǎng)之間的交易電價；表示t時刻分布式光伏k與微電網(wǎng)i之間的交易電量；pk,i表示分布式光伏k與微電網(wǎng)i之間的單位交易電量的電價；表示t時刻分布式光伏k與儲能電站j之間的交易電量；pk,j表示分布式光伏k與儲能電站j之間的單位交易電量的電價。

28、優(yōu)選地，將配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型分解，并對分解后生成的子問題進行優(yōu)化求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體的最優(yōu)電能交易策略包括以下步驟：

29、s41、將配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型分解為總成本最小化子問題f1與支付效益最大化子問題f2；

30、s42、利用順序優(yōu)化技術對分解后的兩個子問題進行優(yōu)化求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體的最優(yōu)電能交易策略。

31、優(yōu)選地，利用順序優(yōu)化技術對分解后的兩個子問題進行優(yōu)化求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體的最優(yōu)電能交易策略包括以下步驟：

32、s421、結(jié)合子問題f1對應的約束條件，利用cplex求解器對子問題f1進行求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易電量；

33、s422、將配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易電量代入子問題f2中，結(jié)合子問題f2對應的約束條件，利用fmincon求解器對子問題f2進行求解，得到配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易電價。

34、優(yōu)選地，利用cplex求解器對子問題f1進行求解包括以下步驟：

35、提取微電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)，并將微電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)作為輸入；

36、設置優(yōu)化模型參數(shù)，以子問題f1作為優(yōu)化目標函數(shù)分別建立配網(wǎng)側(cè)市場主體的優(yōu)化模型；

37、基于cplex求解器的格式對配網(wǎng)側(cè)市場主體的優(yōu)化模型進行求解，得到電能交易策略，并對電能交易策略進行整理匯總。

38、優(yōu)選地，fmincon求解器對子問題f2進行求解包括以下步驟：

39、設置最大迭代次數(shù)，并初始化配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易電價；

40、基于配網(wǎng)側(cè)市場主體在兩級市場的交易電價設置交易電價收斂容差及支付效益函數(shù)收斂容差；

41、將子問題f1的電能交易策略作為子問題f2中的電量輸入量，利用fmincon求解器對子問題f2進行迭代求解；

42、判斷目標優(yōu)化結(jié)果與當前優(yōu)化結(jié)果的誤差值是否滿足交易電價收斂容差及支付效益函數(shù)收斂容差；若誤差值在容差范圍內(nèi)，則停止迭代，并返回最終優(yōu)化結(jié)果；若超過容差范圍，則重復執(zhí)行迭代計算，直至滿足收斂條件。

43、(三)有益效果

44、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法，具備以下有益效果：

45、(1)本發(fā)明提供的基于電力現(xiàn)貨市場協(xié)同的配網(wǎng)側(cè)電力調(diào)度方法，通過建立基于雙層交易結(jié)構的配網(wǎng)側(cè)市場交易模式，相比較單純參與集中式電力市場，能夠進一步拓展各市場主體的市場化交易，充分發(fā)揮市場對資源的配置作用，引導電能量在時空維度的合理分布，進而有利于推動電力市場改革持續(xù)深入。

46、(2)本發(fā)明通過構建基于合作博弈納什議價理論的配網(wǎng)側(cè)市場多類型主體交易出清模型，能夠有效提高配網(wǎng)側(cè)微電網(wǎng)、新型儲能、分布式光伏等新興市場主體的收益水平，從而可以充分發(fā)揮本地能源產(chǎn)銷者之間的資源互補優(yōu)勢，對沖電力市場價格波動導致的市場風險。

47、(3)本發(fā)明針對配網(wǎng)側(cè)市場存在的交易模式較為復雜、靈活性不足、交易范圍受限、市場主體較為單一等問題，基于納什議價建立連接電力市場與分布式市場的雙層交易結(jié)構的配網(wǎng)側(cè)市場交易模式，以提高分布式光伏、獨立儲能等新興市場主體在配網(wǎng)側(cè)市場交易的靈活性和經(jīng)濟性，從而進一步促進新能源的消納，提高電網(wǎng)安全運行水平。

48、(4)本發(fā)明將最優(yōu)電能交易策略模擬部署至配網(wǎng)側(cè)市場中，并預測配網(wǎng)側(cè)市場波動信息，幫助用戶更好地理解電力市場價格和需求的潛在波動，自適應調(diào)整電能交易策略以更好地適應電力市場變化，同時建立有效的反饋循環(huán)，根據(jù)電能交易策略的表現(xiàn)不斷調(diào)整預測模型以優(yōu)化市場響應和交易效率。