考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法及装置

技术领域

本发明属于电力市场技术领域，具体涉及一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法及装置。

背景技术

转动惯量在电力系统对抗扰动、保持安全稳定过程中，起到关键性的作用。传统电网主要以火电、水电等同步机为主，电网呈现强惯量特点。随着大规模新能源的并网，新能源不具备转动惯量，使得电网逐步呈现弱惯量的特征。在弱惯量背景下，电网频率安全稳定受到严重的威胁，转动惯量辅助服务正逐步成为稀缺性资源。电网运行组织机构，不得不在发电调度计划安排中，除了电力电量供需平衡之外，还需考虑电网惯量水平是否处于安全稳定的水平。

相关技术中，已经就转动惯量影响因素，开展需求评估以及运行监测。目前已经存在技术方案是将由当前的中长期采购转动惯量的方式，调整为在日前阶段构建转动惯量辅助服务市场。日前转动惯量辅助服务市场开展方式下，由供应方分别申报转动惯量辅助服务价格和电能量价格，市场运营机构考虑两者综合成本最低的方式进行市场出清。然而，对于同步机组，转动惯量和电能量的供应，密不可分。这是因为，机组是否提供转动惯量，与机组是否开机并网有关，机组在为电网提供电能量同时，也同步提供转动惯量。因此，该方式下，机组难以拆分电能量成本和转动惯量成本，基于报价的定价方式，无法合理反映机组提供转动惯量的意愿；同时，转动惯量的出清定价仍与电能量申报参数有关，并不能真正体现转动惯量作为稀缺资源的经济价值。

因此亟需一种有效评估次日转动惯量稀缺性以及对应经济价值的方法，在开展转动惯量辅助服务市场中，挖掘转动惯量辅助服务的经济信号，为保障高比例新能源电力系统的稳定运行，提供有意义的投资评估数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法及装置，以解决现有技术中不能真正体现转动惯量作为稀缺资源的经济价值的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法，包括：

将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果；

根据所述第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；

判断所述分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据所述增加值确定次日惯量机组组合，将所述次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。

进一步的，所述考虑安全约束的机组组合模型，包括：以购电成本最小化为目标的第一目标函数和与所述第一目标函数对应的第一约束条件；

所述第一目标函数为

其中，N表示机组的总台数；T表示所考虑的总时段数；P

所述第一约束条件，包括：

负荷平衡约束，

机组出力上下限约束，

机组爬坡约束，

P

P

机组最小连续开停时间约束，

机组最大启停次数约束，

其中，P

进一步的，采用以下方式计算次日电网分时转动惯量，

E

其中，H

进一步的，采用以下方式计算次日电网分时所需最小转动惯量，

其中，E

进一步的，所述安全约束型经济调度模型，包括：以购电成本最小化为目标的第二目标函数和与所述第二目标函数对饮的第二约束条件；

当所述分时转动惯量满足所需最小转动惯量时，所述第二目标函数为

当所述分时转动惯量不满足所需最小转动惯量时，所述第二目标函数为

其中：N表示机组的总台数；M表示次日惯量机组组合；P

进一步的，所述第二约束条件，包括：

负荷平衡约束，

机组出力上下限约束，

机组爬坡约束，

P

P

条件断面约束，P

其中，P

进一步的，采用以下方式计算转动惯量的所需增加值，

进一步的，所述根据所述增加值确定次日惯量机组组合，包括：

针对未中标的机组，按照最小经济出力运行时对应的报价，由低到高进行排序，直到满足电网所需总惯量增加值，将这些机组作为次日惯量提供机组组合。

进一步的，采用以下方式根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，

其中，LMP

本申请实施例提供一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清装置，包括：

获取模块，用于将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果；

计算模块，用于根据所述第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；

出清模块，用于判断所述分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据所述增加值确定次日惯量机组组合，将所述次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。

本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：

本发明提供一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法及装置，通过将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果，根据第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；判断分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据增加值确定次日惯量机组组合，将次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。本申请将电能量需求和惯量需求进行了拆分，考虑了发电主体作为电能量市场中标方，其提供惯量的价值已经在电能量市场中进行合理的补偿，同时，对于为满足电网安全稳定所需惯量的强制开机机组，提供了合理的经济补偿。本申请提供的技术方案在开展转动惯量辅助服务市场中，挖掘转动惯量辅助服务的经济信号，为保障高比例新能源电力系统的稳定运行，提供了有意义的投资评估数据。

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为本发明考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法的步骤示意图；

图2为本发明考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法的流程示意图；

图3为本发明考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法及装置。

如图1所示，本申请实施例中提供的考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法，包括：

S101，将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果；

如图2所示，一些实施例中，所述考虑安全约束的机组组合模型，包括：以购电成本最小化为目标的第一目标函数和与所述第一目标函数对应的第一约束条件；

所述第一目标函数为

其中，N表示机组的总台数；T表示所考虑的总时段数；P

所述第一约束条件，包括：

对于每个时段t，负荷平衡约束可以描述为：

机组出力上下限约束，机组的出力应该处于其最大/最小技术出力范围之内，其约束条件可以描述为：

若机组停机，α

机组爬坡约束，机组上爬坡或下爬坡时，均应满足爬坡速率要求，

P

P

机组最小连续开停时间约束，由于火电机组的物理属性及实际运行需要，要求火电机组满足最小连续开机/停机时间。

机组最大启停次数约束，首先定义启动与停机的切换变量。定义η

其中，P

S102，根据所述第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；

一些实施例中，采用以下方式计算次日电网分时转动惯量，

E

其中，H

一些实施例中，采用以下方式计算次日电网分时所需最小转动惯量，

其中，E

S103，判断所述分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据所述增加值确定次日惯量机组组合，将所述次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。

根据分时转动惯量水平，分析其是否满足电网所需最小安全稳定转动惯量，若满足，则根据步骤S101出清的机组组合为基准，开展日前电能量市场SCED出清。具体如下：

当所述分时转动惯量满足所需最小转动惯量时，所述第二目标函数为

其中：N表示机组的总台数；M表示次日惯量机组组合；P

所述第二约束条件，包括：

负荷平衡约束，对于每个时段t，负荷平衡约束可以描述为：

其中，P

机组出力上下限约束，机组的出力应该处于其最大/最小技术出力范围之内，其约束条件可以描述为：

若机组停机，α

机组爬坡约束，机组上爬坡或下爬坡时，均应满足爬坡速率要求。爬坡约束可描述为：

P

P

其中，ΔP

条件断面约束，系统应满足一定的条件断面约束，

P

其中，P

作为一个实施例，当所述分时转动惯量不满足所需最小转动惯量时，则计算转动惯量的所需增加值ΔE

ΔE

针对未中标的机组，按照最小经济出力运行时对应的报价C'

将所选择的惯量提供机组出力设为最小经济出力P′

日前市场出清SCED的目标函数，变为：

其中，N-M表示为步骤S101中中标SCUC的机组总台数；C'

本申请中针对惯量提供机组，基于机组报价与上面得到的电能量市场出清对应的差价，并进行提供惯量费用补偿ω

其中，LMP

考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清方法的工作原理为：首先根据市场主体申报情况，开展日前机组组合SCUC出清，并据此计算次日电网分时转动惯量情况和次日电网分时最小转动惯量需求情况；然后，判断次日电网分时转动惯量是否满足次日电网分时最小转动惯量需求，若满足，则开展日前电能量市场SCED出清；再次，若不满足，则计算所需转动惯量增加量，针对未中标的机组，按照最小经济出力对应的报价由高到低进行排序，直到满足转动惯量增加量，并将提供转动惯量的机组设置为最小经济出力，加入到开机机组组合，进行日前电能量市场SCED出清；最后，计算惯量提供机组应补偿的费用。本发明将电能量需求和惯量需求进行了拆分，考虑了发电主体作为电能量市场中标方，其提供惯量的价值已经在电能量市场中进行合理的补偿，同时，对于为满足电网安全稳定所需惯量的强制开机机组，提供了合理的经济补偿。

如图3所示，本申请实施例提供一种考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清装置，包括：

获取模块301，用于将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果；

计算模块302，用于根据所述第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；

出清模块303，用于判断所述分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据所述增加值确定次日惯量机组组合，将所述次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。

本申请实施例提供的考虑转动惯量辅助服务经济价值的市场出清装置的工作原理为，获取模块301将获取的市场主体申报信息输入考虑安全约束的机组组合模型，得到第一出清结果；计算模块302根据所述第一出清结果计算次日电网分时转动惯量及次日电网分时所需最小转动惯量；出清模块303判断所述分时转动惯量是否满足所需最小转动惯量，并在满足时，基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到最终出清结果；否则，计算转动惯量的所需增加值，根据所述增加值确定次日惯量机组组合，将所述次日惯量机组组合设为最小经济出力，并基于所述第一出清结果的机组组合利用日前电能量市场的安全约束型经济调度模型进行出清，得到第二出清结果；根据所述第二出清结果计算惯量提供机组补偿费用，得到最终出清结果。

可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。

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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

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方法的制造品，该指令方法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。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供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步骤。

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技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。