一种考虑打捆交易的新能源中长期交易电量分解方法

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种考虑打捆交易的新能源中长期交易电量分解方法。

背景技术

随着我国电力市场不断加快发展步伐，在建设的道路上将面临诸多挑战。发电的不确定性、电力负荷的波动性等因素会造成现货价格的剧烈波动，导致中长期市场与现货市场在运行上难以匹配，给各类市场主体带来风险。另外，新能源电源参与电力市场交易也是一个难题，由于当前电力市场仍以传统能源为主，大规模高比例的新能源接入使得系统存在电力电量平衡难度加大的问题，以及电力调峰调频等原因造成的难以避免的弃电问题。

为了有效地促进可再生能源的消纳，全国各省的中长期电力市场陆续开展了可再生能源与火电的捆绑交易。捆绑交易的模式为：首先电力用户与火电厂达成交易，然后火电厂按照一定比例与风电、光伏发电厂、水电厂达成交易，两次交易进行联合出清。

电力中长期市场交易对于用户侧可以保障用户的基础用电，对于发电侧可以保障发电厂的大部分收益，有利于发电厂规避市场风险以及维持市场的稳定性。目前，将包含新能源电力的中长期交易合约签订的电量精确分解成为亟需解决的难题。其中，关键环节之一是将中长期市场中交易签订年交易电量精准分解至月份。由于新能源电源的波动性与不确定性，需要分别将打捆交易中签订的新能源与火电年交易电量协调分解至月度，下个计划月重复新能源分解并根据实际情况不断对剩余月份的交易电量初值进行更新。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种考虑打捆交易的新能源中长期交易电量分解方法，采用的技术方案如下：

一种考虑打捆交易的新能源中长期交易电量分解方法，包括以下步骤：

S1、计算新能源发电与火力发电的交易打捆比例；

S2、获取火力发电和新能源发电的年交易电量，并根据负荷比例将新能源发电的年交易电量分解至月度；

S3、构建火力发电的年合约电量交易分解模型，将火力发电的年交易电量分解至月度；

S4、基于新能源发电的特性，采用TOPSIS综合评价法获取新能源发电的次序；

S5、基于新能源交易次级，将新能源发电的月交易电量分解至日交易电量。

进一步地，步骤S1中，新能源发电与火力发电的交易打捆比例N的计算公式为：

其中，V

进一步地，步骤S2中，根据负荷比例将新能源发电的年交易电量分解至月度，包括以下步骤：

S21、设中长期交易合约共签订

S22、设第1个月到第M-1个月已经完成部分年度交易电量，则第M个月新能源发电的月度交易电量

其中，

进一步地，步骤S3中，将火力发电的年交易电量分解至月度，包括以下步骤：

S31、构建火力发电的年合约电量交易分解模型的目标函数F

其中，

S32、制定火力发电的年合约电量交易分解模型的约束条件，包括电力平衡约束和发电厂发电上下限约束，其中：

(1)电力平衡约束：

(2)发电厂发电上下限约束：

S33、结合约束条件，对火力发电的年合约电量交易分解模型进行求解，得到每个火电厂在合约交易期间内每个月度的合约电量。

进一步地，步骤S4中，采用TOPSIS综合评价法获取新能源发电的次序，包括以下步骤：

S41、构建包含N类新能源电源M个评价属性的评估矩阵A＝(a

S42、对评估矩阵进行归一化得到归一化评估矩阵

S43、根据归一化评估矩阵，用向量规范法求得规范决策矩阵Z＝(z

S44、确定每个评价属性的正理想解和负理想解；

S45、分别计算各类新能源电源与对应正、负理想解的距离：

其中，

S46、计算各类新能源发电的优先次序指数，并根据优先次序指数的大小确定发电次序，第j类新能源发电的优先次序指数为：

进一步地，所述评价属性考虑技术性能、经济效益、社会影响三个方面，技术性能方面包括新能源开发率-可再生能源发电装机容量占全国总量比、开发潜力-可再生能源发电装机容量增速、预测准确率-可再生能源实际发电量与预测值的比例，经济效益方面包括新能源生产率-可再生能源发电量占总发电量比例、运行利润率-项目年收入与运行年费用的比值、新能源电价-单位用电价格，社会影响方面包括用户满意度-用户满意度标度总和与评价人数的比例、政策效益-能源与环境政策税收收益占GDP比重。

进一步地，步骤S5中，将新能源发电的月交易电量分解至日交易电量，包括以下步骤：

S51、构建新能源发电月交易电量分解模型的目标函数f：

f＝f

其中，z为周，一共Z周，

S52、制定新能源发电月交易电量分解模型的约束条件，包括负荷平衡约束、火电机组出力、新能源交易电量约束：

(1)负荷平衡约束为：

其中，Q(t)为负荷，P

(2)火电机组出力：P

其中，P

(3)新能源交易电量约束：

其中，

S53、结合约束条件，对新能源发电月交易电量分解模型进行求解，得到新能源发电的日交易电量。

进一步地，S33和S53中均采用Gurobi求解器分别对火力发电年合约电量交易分解模型和新能源发电月交易电量分解模型进行求解。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在新能源电源参与中长期电力市场的交易时，根据新能源电源发电容量制定合理的打捆交易的比例，提高了新能源参加的市场交易的消纳并确保了新能源交易的合理性；

(2)本发明提出将新能源年交易电量按负荷比例合理的分解至月度，确保新能源合约电量分解的电量与负荷之间的适配性；

(3)本发明基于不同类型的火电厂的理论合同完成率要尽可能接近于相对合同完成率的原则，构建火电厂年合约电量交易分解模型，将火电年交易电量分解至月度，以确保不同类型火电厂能够较好的执行合约；

(4)本发明提出了用TOPSIS综合评价法对新能源发电次序进行排序，充分考虑新能源电源在不同维度方面的特性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提出的一种新能源中长期交易电量分解方法主要包括以下步骤：

(1)获取新能源电厂与火力发电厂的捆绑交易比例，计算如下：

式中，N即为火力发电与新能源发电的捆绑交易比例，V

(2)新能源年交易电量分解至月度的具体步骤如下：

S21、根据火力发电与新能源发电的捆绑交易比例，分别获取火力发电与新能源发电的年交易初值。设中长期交易合约共签订

式中，Wh

S22、假设第1个月到第M-1个月已经完成部分年度交易电量，那么第M个月新能源月度交易电量初值分配如下：

式中，

(3)为了实现对火力发电厂的年合约交易电量的合理分解，本发明充分考虑不同类型的火力发电厂对合同完成的影响，引入发电厂的相对合同完成率。火力发电年交易电量分解至月度的具体步骤如下：

S31、当火力发电厂的理论合约电量完成率接近相对合约电量完成率时，说明合约分解的结果是合理的。以理论合同完成率尽可能接近于相对合约电量完成率为原则，构建火电厂年合约电量交易分解模型的目标函数：

其中，F

S32、根据机组参数和功率数据，制定火力发电年合约电量交易分解模型的约束条件，约束条件包括电力平衡约束和发电厂发电上下限约束，其中：

电力平衡约束：

发电厂发电上下限约束：

S33、采用Gurobi求解器对火力发电年合约电量交易分解模型进行求解，Gurobi求解器是数学规划优化器，支持混合整数线性模型的求解。通过对上述模型的求解，可以得到每个火力发电厂在合约交易期间每个月度的合约电量

(4)可再生能源电力主要是由风力发电、水力发电以及光伏发电等构成，在提高新能源消纳并满足用户侧多种需求时，可以利用各类能源间的相互转化和输出能源在时间尺度上的互补，通过调优合理安排新能源的发电时间。利用大数据分析从技术性能、经济效益、社会影响三个方面，利用TOPSIS评价法综合三个维度对新能源发电次序进行排序，最终得到新能源电力的发电次序，具体为：

S41、构建包含N类新能源电源M个评价属性的评估矩阵A＝(a

S42、对评估矩阵进行归一化得到

S43、用向量规范法求得规范决策矩阵Z，构成加权规范矩阵；

S44、确定每个属性的正理想解和负理想解；

S45、分别计算各个评价方面与正负理想解的距离，

其中，

S46、计算各类新能源发电的优先次序指数，并根据优先次序指数的大小确定发电次序，第j类新能源发电的优先次序指数为：

(5)为了实现与现货市场有效衔接并保障电力供需的实时平衡，需要在新能源年中长期市场交易电量分解到月度的基础上，将新能源月度电量精准分解，得到日交易发电计划。月交易电量分解至日的具体步骤如下所示：

S51、目标函数的公式如下所示：

f＝f

式中，z为周，一共Z周，

S52、约束条件包括负荷平衡约束、火电机组出力、新能源交易电量约束

负荷平衡约束：

式中，Q(t)为该地区的负荷；P

火电机组出力约束：

P

式中，P

新能源交易电量约束：

式中，

S53、模型为混合整数线性规划问题，调用Gurobi求解器求解，可得到中长期合约日交易发电计划。

综上所述，本发明在新能源电源参与中长期电力市场的交易时，根据新能源电源发电容量制定合理的打捆交易的比例，提高了新能源参加的市场交易的消纳并确保了新能源交易的合理性；本发明提出将新能源年交易电量按负荷比例合理的分解至月度，确保新能源合约电量分解的电量与负荷之间的适配性；本发明基于不同类型的火电厂的理论合同完成率要尽可能接近于相对合同完成率的原则，构建火电厂年合约电量交易分解模型，将火电年交易电量分解至月度，以确保不同类型火电厂能够较好的执行合约；本发明提出了用TOPSIS综合评价法对新能源发电次序进行排序，充分考虑新能源电源在不同维度方面的特性。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。