一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法

技术领域

本发明涉及电网调度领域，尤其是涉及一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法。

背景技术

随着传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统转变，新能源存在的间歇性、不确定问题等问题导致电力系统的规划、控制和平衡更加复杂，限制了新型电力系统的建设与发展。传统的加大供给侧投资方法，如提高新能源出力预测精度、加装储能、配置深度调峰机组等受到了成本及灵活性方面的限制。随着研究的不断深入，需求侧响应受到了国内外学者的关注。需求侧响应通过与电网的互动实现了功率的快速调节，可以直接为市场提供辅助服务，解决调峰难与设备利用低的问题。，但是大多数研究仅着眼于对柔性负荷的运行调度优化，而鲜有考虑柔性负荷参与电力市场后市场的出清与安全校核问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将电动汽车、暖通空调及分布式储能等柔性负荷有机组合成负荷聚合商，柔性负荷将其用能习惯、负荷需求及用能需求等海量信息提供给负荷聚合商；

具体而言，电动汽车、暖通空调及分布式储能等柔性负荷包括可削减负荷、可转移负荷以及可平移负荷。可削减负荷是指运行时段不改变、运行功率可削减的柔性负荷，典型的可削减负荷有家庭或商业楼宇的灯光数量与亮度、空调运行强度、热水器温度等；可转移负荷是指对连续性要求低，运行时段可改变，但运行功率不改变的柔性负荷，典型的可转移负荷有电动汽车及绝大多数的储能负荷；可平移负荷是指对连续性要求高，运行时段可改变，但运行功率不改变的柔性负荷，大部分有流水线的工业负荷都为可平移负荷。

步骤二：负荷聚合商在接收到用户的柔性负荷信息后对其组合，从而得到可调度时段、可调度容量等信息，同时通过最大化自身利益为目标确定最优的报价曲线；

步骤三：电力交易中心根据负荷聚合商及发电厂的报价曲线、负荷预测等信息进行市场出清，同时将出清结果发送到电力调度中心，由电力调度中心确认是否通过安全校核；具体内容为：

31）电力交易中心收集发电机组、负荷聚合商及正常负荷的报价曲线，执行市场出清流程初步确定市场的边际机组、中标机组及其中标容量；

32）调度中心收集发电机组出力限值、爬坡限值、线路传输功率限值等参数，执行潮流计算流程判断线路传输功率是否越限，若不越限即通过安全校核，程序结束；否则，进入步骤（33）；

33）通过调整发电机组出力、调度柔性负荷对系统潮流进行控制；

34）重复步骤32）-33）直到安全校核通过。

35）输出系统中各发电机组的出力及其调整量、柔性负荷调度策略及节点电价等信息。

步骤四：市场出清及安全校核后，负荷聚合商从电力市场中获得节点电价信息，电力调度中心将负荷控制方案告知负荷聚合商；最后，负荷聚合商将负荷控制方案拆解成柔性负荷的用能策略并告知用户。

本发明提供的计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

一、本发明考虑到电网及调控运行的特点，提出的计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法具有实用性，可以使得柔性负荷通过削减/转移/平移等方式参与需求响应，具有较好的削峰填谷效果，实现了负荷曲线的优化；

二、本发明充分考虑了柔性负荷的调节系统潮流的能力，可以有效地提高电力市场出清的效率与电力系统的稳定性；

三、本发明的市场出清与安全校核模型下，柔性负荷通过参与需求响应能有效地降低系统电价与系统的运行成本，综合运行成本得到了有效的下降，有利于实现社会福利最大化。

附图说明

图1为实施例中计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本发明涉及一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法，具体包括如下步骤：

一种计及柔性负荷的市场出清与安全校核方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、将电动汽车、暖通空调及分布式储能等柔性负荷有机组合成负荷聚合商，柔性负荷将其用能习惯、负荷需求及用能需求等海量信息提供给负荷聚合商；柔性负荷具体包括可削减负荷、可转移负荷以及可平移负荷，具体来说：

可削减负荷主要受可削减时段和可削减容量约束，其调度模型如下式所示。

式中：

可转移负荷主要受负荷总量不变约束及可转移容量约束，其调度模型如下式所示。

式中：

可平移负荷主要受负荷总量不变约束、可转移容量约束及连续性约束。设可平移 负荷的原始运行时段为[

式中：

步骤二、负荷聚合商在接收到用户的柔性负荷信息后对其组合，从而得到可调度时段、可调度容量等信息，同时通过最大化自身利益为目标确定最优的报价曲线；

步骤三：电力交易中心根据负荷聚合商及发电厂的报价曲线、负荷预测等信息进行市场出清，同时将出清结果发送到电力调度中心，由电力调度中心确认是否通过安全校核；

其中，计及柔性负荷的出清与校核模型由目标函数、约束条件及求解方法几部分构成，具体来说目标函数包括以下内容：

计及柔性负荷的市场出清与安全校核模型以调度周期内运行成本C

式中：、、分别表示发电机组的发电费用、柔性负荷调度费用与机组出力调整费用，各项费用计算如下。

具体地，发电机组发电费用为

式中：、与表示发电机组

具体地，柔性负荷调度费用为

柔性负荷参与市场本质上是一种市场对用户用能行为的干预行为，因此市场需要对其进行经济补偿。本专利假设柔性负荷参与市场获得的补偿金额与其参与调度量成正比，则柔性负荷的调度成本如下式所示。

式中：

具体地，机组出力调整费用为

式中：表示机组出力调整单位容量的成本系数；为当出清结果无法通过安全校核时，发电机组进行出力调整的功率；

具体来说约束条件包括以下内容：

计及柔性负荷的市场出清与安全校核模型约束条件包含电力系统运行约束、柔性负荷调度约束和调整平衡约束。其中，电力系统运行约束主要有节点功率平衡约束、发电机组出力及爬坡约束、线路传输功率约束、线路潮流约束等；调整平衡约束包括机组出力调整约束与线路传输功率调整约束等。

具体来说，节点功率平衡约束为：

式中：表示系统的非柔性负荷功率；表示与节点

具体来说，发电机组出力约束为：

式中：与分别表示节点

具体来说，发电机组爬坡约束为：

式中：和分别为节点

具体来说，线路传输功率约束为：

式中：、、分别为线路

具体来说，线路潮流约束为

式中：为系统中机组的总数；为机组

当市场出清结果无法通过安全校核，通过发电机组进行出力调整，柔性负荷进行削减、转移、平移负荷等手段对系统潮流进行控制，需要满足以下两个额外的约束条件。

机组出力调整约束：

线路传输功率调整约束：

式中：为经过机组出力与柔性负荷调整后线路

具体来说模型求解包括以下内容：

根据以上建模得到计及柔性负荷的市场出清与安全校核模型时一个混合整数线性规划问题。首先在MATLAB的工具箱内使用YALMIP工具对该模型进行编译，然后调用Gurobi求解器对其进行求解。求解完上述模型之后，可以得到发电机组出力及其调整量、线路的潮流状态、柔性负荷调整量及出清电价信息，其中节点

式中：

步骤四：市场出清及安全校核后，负荷聚合商从电力市场中获得节点电价信息，电力调度中心将负荷控制方案告知负荷聚合商；最后，负荷聚合商将负荷控制方案拆解成柔性负荷的用能策略并告知用户。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。