基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法、装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统规划技术领域，是一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法、装置。

背景技术

随着双碳目标的提出，可再生能源渗透下的新型电力系统面临如何保证各类发电资源获得合理收益、激励充足容量投资的难题，需要设计合适的发电容量充裕度机制。

发电容量充裕度机制一般包括单一能量稀缺定价机制和容量机制两类。稀缺定价是更市场化的机制，面临的主要问题是价格大幅波动导致的市场主体风险的增加；容量机制存在的问题包括容量需求预测不准确造成的市场低效、容量补偿对能量价格的扭曲、无法在实时稀缺时段提供足够的激励。基于价格的容量充裕度机制中，部分参数的设计都与发电机组在一段时间内的发电量及市场价格的预测相关，如果参数设置不够准确，则机制发挥的作用会显著降低。

发明内容

本发明提供了一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法、装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有单一能量稀缺定价机制存在的价格波动大，不能保障主体稳定的收益区间的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法，包括：

确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，其中利用市场出清模型以容量成本和能量成本的总成本最小为目标构建，能量成本的报价根据发电容量资源类型由一部制能量价格或多部制能量价格组成；

结合远期容量合约拍卖结果，利用短期结算模型进行收结算，其中短期结算模型根据收益、执行收益和收益偏差构建。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，包括：

设定拍卖时间，对拍卖年的负荷情况、可再生场景、网络参数进行预测；

设定允许的执行收益及收益偏差区间

设定需求曲线，在拍卖前，根据拍卖年的负荷情况、可再生场景、网络参数的预测结果结合可靠性指标的要求形成需求曲线；

发电容量资源报价，其中发电容量资源报价包括容量成本和能量成本；

利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖；

满足市场出清模型，则签订发电容量合同，并与二级市场交易。

上述市场出清模型包括目标函数，以能量成本和容量成本的总成本最小为目标构建如下所示的目标函数，其中第一部分为能量成本，第二部分为容量成本；

其中，T

上述短期结算模型包括基准市场约定、收益周期估算、估算收入计算、估算成本计算、估算收益与收益偏差计算、结算收益计算；

基准市场约定，在合约中需要约定基准市场；

收益周期估算，按周期进行容量资源市场收益的估算，可以以月为周期；

估算收入计算，根据容量资源申报的发电成本及市场出清价

其中，D

估算成本计算，结合发电容量资源报价，估算机组i月度的发电容量资源的总成本

估算收益

结算收益

其中，h

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置装置，包括：

第一分析单元，确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，其中利用市场出清模型以容量成本和能量成本的总成本最小为目标构建，能量成本的报价根据发电容量资源类型由一部制能量价格或多部制能量价格组成；

第二分析单元，结合远期容量合约拍卖结果，利用短期结算模型进行收结算，其中短期结算模型根据收益、执行收益和收益偏差构建。

本发明的新型发电容量充裕度机制包括远期容量拍卖和短期市场结算两部分，其中远期容量拍卖通过双向收益期权合同保障主体稳定的收益区间，短期结算对签订合同的发电主体根据估算收益与执行收益的情况进行双向/单向结算，有效平抑机组动用市场力行为，降低了发用电侧风险，还原价格信号。进而本发明公开的新型发电容量充裕度机制是一种保障系统容量资源合理收益区间的金融性合约，可以作为稀缺定价的配套机制，也可用于市场建设初期对发电容量补偿机制的设计。

附图说明

附图1为本发明的方法流程图。

附图2为本发明中远期容量合约拍卖的方法流程图。

附图3为本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，本发明实施例公开了一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法，包括：

步骤S110，确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，其中利用市场出清模型以容量成本和能量成本的总成本最小为目标构建，能量成本的报价根据发电容量资源类型由一部制能量价格或多部制能量价格组成；

步骤S120，结合远期容量合约拍卖结果，利用短期结算模型进行收结算，其中短期结算模型根据收益、执行收益和收益偏差构建。

本发明公开了一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法，包括远期容量拍卖和短期市场结算两部分，其中远期容量拍卖通过双向收益期权合同保障主体稳定的收益区间，短期结算对签订合同的发电主体根据估算收益与执行收益的情况进行双向/单向结算，有效平抑机组动用市场力行为，降低了发用电侧风险，还原价格信号。进而本发明公开的新型发电容量充裕度机制是一种保障系统容量资源合理收益区间的金融性合约，可以作为稀缺定价的配套机制，也可用于市场建设初期对发电容量补偿机制的设计。

实施例2：本发明实施例公开了一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法，包括：

步骤S210，确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，其中利用市场出清模型以容量成本和能量成本的总成本最小为目标构建，能量成本的报价根据发电容量资源类型由一部制能量价格或多部制能量价格组成。

上述步骤S210，如附图2所示，确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，包括：

步骤S211，设定拍卖时间，对拍卖年的负荷情况、可再生场景、网络参数进行预测；其中设定拍卖时间时远期市场提前一年或多年进行拍卖，由市场运营机构组织；

步骤S212，设定允许的执行收益及收益偏差区间，这里可以参考行业平均收益率采用执行收益率指标来表示；

步骤S213，设定需求曲线，在拍卖前，根据拍卖年的负荷情况、可再生场景、网络参数的预测结果结合可靠性指标的要求形成需求曲线；

步骤S214，发电容量资源报价，其中发电容量资源报价包括容量成本和能量成本；容量成本反映资源的投资成本，能量成本反映资源具体发电的成本，能量成本的报价可以根据资源具体的类型采取一部制能量价格或多部制价格的形式(如适合火电的三部制报价)，该报价在市场出清后封存，用于结算环节中估算收益的计算；

步骤S215，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖；

其中市场出清模型包括目标函数，以能量成本和容量成本的总成本最小为目标构建如下所示的目标函数，其中第一部分为能量成本，第二部分为容量成本；

其中，T

f

步骤S216，满足市场出清模型，则签订发电容量合同，并与二级市场交易，不满足市场出清模型，则直接参与电能量市场。

步骤S220，结合远期容量合约拍卖结果，利用短期结算模型进行收结算，其中短期结算模型根据收益、执行收益和收益偏差构建。

其中短期结算模型包括基准市场约定、收益周期估算、估算收入计算、估算成本计算、估算收益与收益偏差计算、结算收益计算；

基准市场约定，在合约中需要约定基准市场，即基于哪个市场的价格等指标进行估算收益的计算，可以设为日前市场或实时市场；

收益周期估算，按周期进行容量资源市场收益的估算，可以以月为周期；

估算收入计算，根据容量资源申报的发电成本及市场出清价

其中，D

估算成本计算，结合发电容量资源报价，估算机组i月度的发电容量资源的总成本

估算收益

结算收益

其中，h

这里当收益偏差的绝对值处于允许的收益偏差区间外时可以返还多余收益，反之部长不足收益。

本发明进一步的改进在于，构建了基于系统动力学的长期动态仿真模型，考虑电力市场模型、充裕度机制模型、发电投资与退役决策模型以及可靠性评估模型之间的耦合联动，以进一步说明新型机制对电力系统电源结构演变、系统充裕度变化、消费侧成本分摊等方面的长期动态影响。

考虑经济发展与天气因素的负荷增长模型。第n年的实际负荷需求以负荷持续时间曲线

拍卖模型与机组报价模型。对于存量机组而言，认为其投资成本已经收回，因此，在针对第n年的收益双向期权合约集中拍卖中，存量机组的电能量部分报价为边际发电成本，容量报价

对于新建机组而言，需要额外考虑投资成本，因此，在针对第n年的收益双向期权合约集中拍卖中，新建机组的电能量部分报价为边际发电成本，容量报价

考虑能量市场、充裕度机制的发电机组投资与退役决策模型。新型充裕度机制下，计算摊销期内的每个n年，每兆瓦新建发电技术j的利润为：

其中，

净现值为：

新型充裕度机制下，第n年，每兆瓦发电技术j的存量机组的净收益R

近期三年机组的收益情况为：

基于失负荷期望的电力系统可靠性评估模型。基于负荷预期损失LOLE指标来评估系统的可靠性。在第n年，系统的失负荷概率

在第n年，系统的失负荷期望

其中，P

实施例3：以某区域初始年度负荷曲线为基础，选取了该区域节点系统中三种典型的不同发电技术类型的机组，采用简化的电网模型进行长期动态仿真。各发电技术类型及结技术、经济参数如下表所示。

场景设置方面，模型仿真周期为30年。为研究负荷预测准确率对各项充裕度指标的影响，设置准确、预测结果±5％三种不同预测精度场景进行比较；为研究可再生能源所占比例对各项充裕度指标的影响，设置0、20％、40％、60％四种可再生能源占比场景。

环境设置方面，给定初始发电投资组合和以小时为单位的年度负荷曲线，通过对不同技术类型的机组投资和退役决策的内生模拟得到仿真年内发电组合的变化，由发电主体自行评估收益与风险并进行机组的投资退役决策，发电投资和退役决策配合电能量和容量市场的出清结果，可以计算发电主体基于对市场预测的出清价格和各项充裕度指标。

运用MATLAB软件进行系统动力学长期动态仿真，可得以下结论：

预测准确场景下，新型充裕度机制与容量市场机制都能起到较好保障系统发电容量充裕度的作用，新机制优势在于：(1)能够充分引导灵活性机组发展；(2)总平均电价最低，且每年之间的价格波动最小，市场价格最稳定；(3)能最快达到系统发电容量充裕水平，失负荷时间稳定；

预测偏低场景下，由于新型机制可以与能量市场稀缺定价机制相结合，主体可以通过能量市场价格信号自发投资，弥补市场运营机构统一规划的不足，因此总体系统发电容量仍然充裕，依然能起到较好地保障系统发电容量充裕度的作用；

预测偏高场景下，由于新型充裕度机制的收益返还机制，即使预测偏多，对于总体电价的影响也不大；

在不同可再生能源占比系统中，新型充裕度机制对于系统充裕度的保障作用都是最优的，不会因为预测原因造成消费者负担加重或者发电侧补偿不足的情况。

实施例4：如附图3所示，本发明实施例公开了一种基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置装置，包括：

第一分析单元，确定发电容量资源，利用市场出清模型对发电容量资源进行远期容量合约拍卖，其中利用市场出清模型以容量成本和能量成本的总成本最小为目标构建，能量成本的报价根据发电容量资源类型由一部制能量价格或多部制能量价格组成；

第二分析单元，结合远期容量合约拍卖结果，利用短期结算模型进行收结算，其中短期结算模型根据收益、执行收益和收益偏差构建。

实施例5：本发明实施例公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法。

上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

实施例6：本发明实施例公开了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现基于双向收益的新型发电容量充裕度机制设置方法。

上述处理器可以是中央处理器CPU，通用处理器，数字信号处理器DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。存储器可以包括但不限于：U盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。