省间电力优化出清方法、系统、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种省间电力优化出清方法、系统、装置及电子设备。

背景技术

随着电力现货市场建设的深入推进，社会用电需求不断增长和大规模清洁能源并网，跨区域现货交易的交易范围和规模将不断扩大，交易电量将呈指数级上升。同时，我国的电力资源和消费在空间上分布严重不平衡，其中火电、水电、风电、光电资源主要集中在西部和北部，而电力负荷中心则集中在东部和东南部，单一区域电网已难以满足源-荷平衡，电力能源大省和电力消费大省之间、新能源大省和火电大省之间的各种类型的调剂是必需的。因此，建立全国电力市场是当前立足于现实情况的战略选择。目前电力资源全局协调优化配置的实际需求凸显出统一电力市场建设的重要性和紧迫性。

优化省间出清交易方式将大大提高能源资源的优化配置水平，实现电力资源跨省、跨区大规模优化配置，调剂省间余缺的市场。然而现阶段国内的电力市场省间交易还处于初步阶段，无论在规则层面还是实施层面都有待完善，导致相当多的省间交易需求无法满足，造成弃风弃光现象。

如何利用好省间交易市场，促进清洁能源在全国范围内的消纳是当前亟需解决的关键问题。在目前的省间交易中，双方申报后仅仅根据买卖双方的报价与报量，以及双方是否存在交易路径及交易路径的可用输电容量(available transmission capability，ATC)进行交易匹配，并没有考虑交易路径是否是能耗最低，稳定性高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种省间电力优化出清方法、系统、装置及电子设备，解决了没有考虑最低能耗交易路径的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种省间电力优化出清方法，其特征在于，包括：

S1、根据省间的电网拓扑图，构建网络模型；其中所述网络模型至少包括若干节点、节点间的交易路径、以及交易路径上的通道可用容量；

S2、获取所有参与电力交易的买方和卖方节点的信息；

S3、根据所述交易路径，以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径；若所述最低能耗路径至少存在一条，则转入S4；否则，转入S5；

S4、对于该买方节点的所有最低能耗路径，分别将其报价折算到不同的卖方节点；

S5、判断是否遍历所有的买方节点，若是，则转入S6；否则，转入S3；

S6、将所有折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价作差，将各差值非升序排序，判断排序中第一个差值是否大于零，若是，则撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，并转入S7；否则，结束交易；

S7、更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，并重复执行S3～S6直至无买方或卖方节点参与电力交易。

优选的，所述S3中的以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径，是指：

S10、以起点买方节点b

S20、初始化数组S和数组U：将D放入S，U记录与D直接连接的所有的卖方节点；其中，所记录的买方节点与起点D之间的交易路径上的通道可用容量大于零；

S30、从U中选择与D路径最短的卖方节点K，合并上一迭代过程中寻找到的最低能耗路径，获取为l的最低能耗路径；

S40、判断是否遍历所有卖方节点，若是，转入S50；否则，将D更新为K，并令l＝l+1，转入S20；

S50、输出买方节点b

优选的，所述S4中将买方节点的报价折算到不同的卖方节点，采用如下公式：

其中，

N为最短能耗路径为跨区通道、省间联络线或区域共用电网的总数，ρ

P

优选的，所述S6中撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，包括：

以折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价的算数平均值为交易价格；以买方和卖方节点所在最低能耗路径的通道可用容量、买方节点的报量、卖方节点的报量三者中的最小值为交易量。

优选的，所述S7中更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，是指：

更新网络模型上交易路径上的通道可用容量；更新买方和卖方节点的报量，并删除报量为零的买方和卖方节点。

一种省间电力优化出清系统，包括：

构建模块，用于执行S1、根据省间的电网拓扑图，构建网络模型；其中所述网络模型至少包括若干节点、节点间的交易路径、以及交易路径上的通道可用容量；

获取模块，用于执行S2、获取所有参与电力交易的买方和卖方节点的信息；

寻找模块，用于执行S3、根据所述交易路径，以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径；若所述最低能耗路径至少存在一条，则转入折算模块执行S4；否则，转入判断模块执行S5；

折算模块，用于执行S4、对于该买方节点的所有最低能耗路径，分别将其报价折算到不同的卖方节点；

判断模块，用于执行S5、判断是否遍历所有的买方节点，若是，则转入撮合模块执行S6；否则，转入寻找模块执行S3；

撮合模块，用于执行S6、将所有折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价作差，将各差值非升序排序，判断排序中第一个差值是否大于零，若是，则撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，并转入更新模块执行S7；否则，结束交易；

更新模块，用于执行S7、更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，并依次转入相应模块重复执行S3～S6直至无买方或卖方节点参与电力交易。

一种存储介质，其存储有用于省间电力优化出清的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上所述的省间电力优化出清方法。

一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的省间电力优化出清方法。

(三)有益效果

本发明提供了一种省间电力优化出清方法、系统、装置及电子设备。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明在省间交易中使用动态规划思想找出最低能耗路径，降低能量损耗，保证交易的稳定性；并考虑了交易路径的可用通电容量，满足电网安全约束，保证了出清结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种省间电力优化出清方法的方框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种省间电力优化出清方法、系统、装置及电子设备，解决了没有考虑最低能耗交易路径的技术问题，实现充分挖掘省间通道的输送能力，有利于促进全国范围内新能源跨区域消纳和资源有效配置，减少弃风、弃光现象，提高清洁能源利用率。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

省间电力现货交易涉及多买方、多卖方和多通道(交易路径)集中出清，在出清过程中根据买卖方申报的报价和报量，考虑多路径级联通道的容量限制、电网安全运行约束以及输电能量损耗，确定达成交易的最优交易对、买卖双方以及交易路径，实现富余电能量和剩余通道输电容量的最优分配以及能源资源在全国范围的优化配置。

本发明实施例中，根据买方和卖方节点双方的报价与报量、以及双方可行的交易路径，考虑买卖双方输电能耗最小的交易路径，确定交易组合，计算买卖双方价差，其中价差最大的交易组合优先成交。此外，考虑通道的可用输电容量(available transmissioncapability，ATC)，以确定买方和卖方节点的最低能耗路径，满足电网安全约束，也保证了出清结果。优先使用输电能耗最低的路径达成交易，实现节约能源和提升电力传输的稳定性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供了一种省间电力优化出清方法，包括：

S1、根据省间的电网拓扑图，构建网络模型；其中所述网络模型至少包括若干节点、节点间的交易路径、以及交易路径上的通道可用容量；

S2、获取所有参与电力交易的买方和卖方节点的信息；

S3、根据所述交易路径，以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径；若所述最低能耗路径至少存在一条，则转入S4；否则，转入S5；

S4、对于该买方节点的所有最低能耗路径，分别将其报价折算到不同的卖方节点；

S5、判断是否遍历所有的买方节点，若是，则转入S6；否则，转入S3；

S6、将所有折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价作差，将各差值非升序排序，判断排序中第一个差值是否大于零，若是，则撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，并转入S7；否则，结束交易；

S7、更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，并重复执行S3～S6直至无买方或卖方节点参与电力交易。

本发明实施例在省间交易中使用动态规划思想找出最低能耗路径，并考虑了交易路径的可用通电容量，满足电网安全约束，保证了出清结果。

接下来将详细介绍上述方案的各个步骤：

在步骤S1中，根据省间的电网拓扑图，构建网络模型；其中所述网络模型至少包括若干节点、节点间的交易路径、以及交易路径上的通道可用容量。

首先可通过电力交易系统获取如区信息(区域名称、坐标等)、节点信息(节点名称、所属区域、坐标等)、输电通道信息(线路名称、起点终点区域、所属省份、所属地市等)等基础数据。

然后按照电网拓扑图的等值模型，搜索任意两节点间的输电通道顺序组合，作为节点间的交易路径(输电通道)，使用前述基础数据定义交易路径的物理含义，进而在电网拓扑图中完成配置参数构建网络模型。

在步骤S2中，获取所有参与电力交易的买方和卖方节点的信息。

买方和卖方节点的信息可包括但不限于交易商序号、所在省份、角色(买或者卖)、报价、报量等。

在步骤S3中，根据所述交易路径，以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径；是指：

S10、以起点买方节点b

S20、初始化数组S和数组U：将D放入S，U记录与D直接连接的所有的卖方节点；其中，所记录的买方节点与起点D之间的交易路径上的通道可用容量大于零；

S30、从U中选择与D路径最短的卖方节点K，合并上一迭代过程中寻找到的最低能耗路径，获取输电步长为l的最低能耗路径；

S40、判断是否遍历所有卖方节点，若是，转入S50；否则，将D更新为K，并令l＝l+1，转入S20；

S50、输出买方节点b

其中，需要注意的是对于已放入数组S中的节点，后续迭代过程中自动忽略，不再参与计算。

此外，在步骤S33中还需要执行如下判断过程：

若所述最低能耗路径至少存在一条，则转入S4；否则，转入S5；

在步骤S4中，对于该买方节点的所有最低能耗路径，分别将其报价折算到不同的卖方节点；

折算过程具体采用如下公式：

其中，

N为最短能耗路径为跨区通道、省间联络线或区域共用电网的总数，ρ

P

在步骤S5中，判断是否遍历所有的买方节点，若是，则转入S6；否则，转入S3。

在步骤S6中，将所有折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价作差，采用如下公式：

其中，

此外，在步骤S6中，还将各差值非升序排序，判断排序中第一个差值是否大于零，若是，则撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，并转入S7；否则，结束交易。

之所以执行上述过程，是因为本发明实施例认识到出清的目标就是找出当前迭代过程中价差最大的交易组合进行撮合交易。该价差的值越大，意味着社会福利越高。

其中，撮合过程具体包括：以折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价的算数平均值为交易价格；以买方和卖方节点所在最低能耗路径的通道可用容量、买方节点的报量、卖方节点的报量三者中的最小值为交易量。

在步骤S7中，更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，并重复执行S3～S6直至无买方或卖方节点参与电力交易；是指：

更新网络模型上交易路径上的通道可用容量(即在网络模型上减去相应的可用通道容量)；更新买方和卖方节点的报量，并删除报量为零的买方和卖方节点。

不难理解的是，实际上在本发明实施例中，出现以下三种情况，交易结束：

(1)买方节点折算到卖方节点的价格与卖方报价作差，并将差值非升序排列，差值最大值小于零，不具备交易条件，结束交易；

(2)遍历所有买方节点后，发现买方节点与卖方节点之间的交易路径的可用通道容量为零(此时无法找到最低能耗路径)，结束交易；

(3)无买方或卖方节点参与电力交易，结束交易。

本发明实施例提供了一种省间电力优化出清系统，包括：

构建模块，用于执行S1、根据省间的电网拓扑图，构建网络模型；其中所述网络模型至少包括若干节点、节点间的交易路径、以及交易路径上的通道可用容量；

获取模块，用于执行S2、获取所有参与电力交易的买方和卖方节点的信息；

寻找模块，用于执行S3、根据所述交易路径，以当前买方节点为起点寻找相应的最低能耗路径；若所述最低能耗路径至少存在一条，则转入折算模块执行S4；否则，转入判断模块执行S5；

折算模块，用于执行S4、对于该买方节点的所有最低能耗路径，分别将其报价折算到不同的卖方节点；

判断模块，用于执行S5、判断是否遍历所有的买方节点，若是，则转入撮合模块执行S6；否则，转入寻找模块执行S3；

撮合模块，用于执行S6、将所有折算后的买方节点的报价与对应的卖方节点的报价作差，将各差值非升序排序，判断排序中第一个差值是否大于零，若是，则撮合第一个差值对应的买方和卖方节点进行交易，并转入更新模块执行S7；否则，结束交易；

更新模块，用于执行S7、更新所述网络模型、买方和卖方节点的信息，并依次转入相应模块重复执行S 3～S 6直至无买方或卖方节点参与电力交易。

本发明实施例提供了一种存储介质，其存储有用于省间电力优化出清的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如上所述的省间电力优化出清方法。

本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的省间电力优化出清方法。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明在省间交易中使用动态规划思想找出最低能耗路径，降低能量损耗，保证交易的稳定性；并考虑了交易路径的可用通电容量，满足电网安全约束，保证了出清结果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。