基于调峰辅助服务的结算方法及装置与流程

本发明涉及电力市场领域，尤其涉及一种基于调峰辅助服务的结算方法及装置。

背景技术：

国外电力市场采用市场定价的机制，不同时段的电能量价格由发电商的报价和市场供求关系共同决定。国外电力市场通常不将调峰服务视为辅助服务，调峰纳入现货市场，通过分时电价消化成本。一些电力市场还引入负电价机制，如丹麦，风电或者常规电源在电力供大于求时发电所支付的费用也为系统平衡成本提供了一种来源。

在我国，实时深度调峰是辅助服务之一，是指火电机组在日内通过调减出力，使负荷率小于有偿调峰基准时提供辅助服务的交易。负荷率大于等于有偿调峰基准的调峰辅助服务属于火电机组承担的基本义务，调度机构无偿调用。

我国电力辅助服务市场运营规则规定火电厂须在日前提交有偿调峰辅助服务价格，实时深度调峰交易采用“阶梯式”报价方式和价格机制，火电厂在不同时期分两档浮动报价，每档报价设有上、下限。这种分段加限价的方式，割裂了报价和整个市场的连续性，影响了市场的公平、有序竞争，主要体现在：

(1)分段和最低限价限制了优良机组充分发挥其调峰能力，抬高了调峰辅助服务的采购成本。

分段限价将有偿调峰报价空间划分为两段，并且限定了第二段深度调峰的最低申报电价，最低限价的合理性将直接影响交易竞争的公平性。最低限价过高，可能导致部分调峰能力较强且成本较低的机组无法充分发挥竞争优势，必须上报高于限价的价格，不仅可能造成该机组丧失部分市场份额，而且导致系统调峰辅助服务成本整体上扬。

(2)分段和最高限价一定程度上保护部分后进机组，难以实现调峰资源的充分和有效竞争。

由于分段限价限制，第一段调峰资源定价被限定低于第二段调峰报价，部分调节性能较差机组可以充分利用该限价要求，在调峰第一段以较高的报价获取调峰市场份额，造成部分调节性能优异的电厂第二段调峰能力无法充分发挥出来，造成劣币驱逐良币，使得调峰资源无法充分发挥，市场竞争无序。在当前调峰补偿力度不足，调峰资源相对紧缺的情况下，限价的存在必然引导市场成员在第一段逐步逼近报价上限，并最终导致市场失效。

我国电网目前主要仍然采用“三公”(公平、公正、公开)调度模式，电力调度的依据是电厂的年度电量计划完成进度均衡。现有的辅助服务市场单纯从调峰竞价的角度考虑了调峰资源的市场化竞争和配置，并未细致考虑调峰市场如何与三公电量协调优化，导致调峰市场可能造成三公电量执行偏差。

如今，我国电力面临着两个严峻的问题，电力装机总量过剩和电源结构失衡。近年来，我国很多地区新增电源类型主要是热电机组和风电机组，这两类电源的比重越来越高。由于热电机组关乎民生供热问题，风电机组关乎新能源发展问题，这两类电源都(热电机组在冬季供热期)需要优先上网发电，其结果造成电网(尤其是冬季供热期)日常运行机组调峰能力日趋下降，甚至某些时段低于负荷的自然峰谷差，不得不采取弃风限电、供热机组单机运行等非常手段保证电网的整体安全运行。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种基于调峰辅助服务的结算方法及装置，能有效解决现有调峰辅助服务市场中存在分段和最低限价影响优良机组发挥调峰能力和成本高的问题，克服了现有电力系统装机过剩和电源结构失衡而利用效率低的缺点，实现在电力平衡和电网安全下灵活调用电网低价的深度调峰资源。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于调峰辅助服务的结算方法，包括步骤：

S1、根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的有功出力可调区间和相应的深度调峰价格；

S2、在预先建立的滚动发电计划模型中引入所述深度调峰价格的变量，构造相应的深度松弛约束条件，将各个所述火电机组的深度调峰价格赋给相应的松弛变量后生成调峰辅助服务的优化目标函数，将其他相关的约束条件引入所述滚动发电计划模型；

S3、根据所述其他相关的约束条件和调峰辅助服务的优化目标函数，通过线性规划优化工具包对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划；所述滚动发电计划包括每一火电机组的深度调峰调用结果；

S4、对步骤S3中的所述滚动发电计划进行交流安全校核；

S5、若所述滚动发电计划的交流安全校核通过，则向每一所述火电机组发送相应火电机组的深度调峰调用结果；

S6、根据每一火电机组相应的深度调峰价格和每一火电机组的深度调峰调用结果，对实际调峰电量进行结算。

与现有技术相比，本发明公开的一种基于调峰辅助服务的结算方法根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的调峰率和相应的深度调峰价格技术方案，并将滚动发电模型中引入所述深度调峰价格的变量，建立相应的松弛条件并对松弛变量进行赋值后建立调峰辅助服务的优化目标函数，并根据其他相关的约束条件，对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划，从而获得每一所述火电机组的深度调峰调用结果，根据每一所述火电机组的深度调峰调用结果和相应的深度调峰价格对实际调峰电量进行结算，解决了现有调峰辅助服务市场中存在分段和最低限价影响优良机组发挥调峰能力和成本高的问题，克服了现有电力系统装机过剩和电源结构失衡而利用效率低的缺点，能够使调峰能力较强且成本较低的机组充分发挥竞争优势，占领市场份额，使系统调峰辅助服务成本整体下降，实现调峰资源的充分和有效竞争，实现在电力平衡和电网安全下灵活调用电网低价的深度调峰资源，且将调峰辅助服务市场的规则嵌入现有滚动发电计划模型中，恢复深度调峰报价和整个市场的连续性，有效地确定出辅助服务的出清价格，实现调峰辅助服务市场和“三公”电量的协调调度。

作为上述方案的改进，与滚动发电计划模型相关的其他约束条件包括负荷平衡约束条件，所述负荷平衡约束条件为：

其中，P_i,t为火电机组i在时段t的有功出力值，而D_t为时段t的系统负荷。

作为上述方案的改进，与滚动发电计划模型相关的其他约束条件包括电量偏差量控制约束条件，所述电量偏差量控制约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，为火电机组i在t_N至T时段的电量控制目标，为上限偏差，为下限偏差。为上限偏差，当说明优化结果电量已超过目标电量，将受到惩罚；为下限偏差，当时说明优化结果电量低于目标电量，同样将受到惩罚。

作为上述方案的改进，与滚动发电计划模型相关的其他约束条件包括机组运行约束条件，所述机组运行约束条件包括机组出力上下限约束条件和机组爬坡速率约束条件，其中所述机组出力上下限约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i在时段t的有功出力值，和分别为火电机组i在时段t的有功出力的上下限值：

所述机组爬坡速率约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，和分别为火电机组i时段t的出力下调和上调最大爬坡能力。

作为上述方案的改进，其特征在于，与滚动发电计划模型相关的其他约束条件包括基态潮流约束条件，所述基态潮流约束条件具体为：

其中，G_l-i为机组i对线路l的发电机转移分布因子，D_j,t为节点j在时段t的负荷，f_l^max为线路l的有功潮流极限。

作为上述方案的改进，所述深度松弛约束条件包括调峰辅助服务补偿罚值约束条件，所述调峰辅助服务补偿罚值约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，为火电机组i在时段t的有功出力的下限值，ε_i,l,t为火电机组i在时段t第l段的松弛变量值。

作为上述方案的改进，所述调峰辅助服务成本具体为：

其中，C_i,t为火电机组i在时段t对应的调峰辅助服务成本报价，所述c_i,l为火电机组i在第l段的报价，而M_l为第l段报价的罚值，ε_i,l,t为火电机组i在时段t第l段的松弛变量值。

作为上述方案的改进，所述调峰辅助服务的优化目标具体为：

其中，F_i,t为火电机组i在时段t的电量偏差惩罚成本；C_i,t为火电机组i在时段t对应的调峰辅助服务成本，而α_i为经济性指标的参考配比。该配比可以根据电量进度执行情况及调峰需求灵活调整，当电量进度执行压力较大时，可以加大相应“三公”电量的比重；当电量进度执行压力较轻，调峰压力较大时，增加相应调峰罚值的比重。

作为上述方案的改进，所述方法还包括步骤：

S7、若所述滚动发电计划的交流安全校核不通过，则将反馈安全校核约束条件引入所述滚动发电计划模型后，转入步骤S3。

本发明实施例还提供了一种基于调峰辅助服务的结算装置，包括：

深度调峰价格接收模块，用于根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的有功出力可调区间和相应的深度调峰价格；

约束条件引入模块，用于在预先建立的滚动发电计划模型中引入所述深度调峰价格的变量，构造相应的深度松弛约束条件，将各个所述火电机组的深度调峰价格赋给相应的松弛变量后生成调峰辅助服务的优化目标函数，将其他相关的约束条件引入所述滚动发电计划模型；

计划发电模型求解模块，用于根据所述其他相关的约束条件和调峰辅助服务的优化目标函数，通过线性规划优化工具包对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划；所述滚动发电计划包括每一所述火电机组的深度调峰调用结果；

交流安全校核模块，用于所述滚动发电计划进行交流安全校核；

发送模块，用于若所述滚动发电计划的交流安全校核通过，则向每一所述火电机组发送相应火电机组的深度调峰调用结果；

结算模块，用于根据每一所述火电机组相应的深度调峰价格和每一所述火电

机组的深度调峰调用结果，对实际调峰电量进行结算。

与现有技术相比，本发明公开的基于调峰辅助服务的结算装置根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的调峰率和相应的深度调峰价格，并将滚动发电模型中引入所述深度调峰价格的变量，建立相应的松弛条件并对松弛变量进行赋值后建立调峰辅助服务的优化目标函数，并根据其他相关的约束条件，对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划，从而获得每一所述火电机组的深度调峰调用结果，根据每一所述火电机组的深度调峰调用结果和相应的深度调峰价格对实际调峰电量进行结算，解决了现有调峰辅助服务市场中存在分段和最低限价影响优良机组发挥调峰能力和成本高的问题，克服了现有电力系统装机过剩和电源结构失衡而利用效率低的缺点，能够使调峰能力较强且成本较低的机组充分发挥竞争优势，占领市场份额，使系统调峰辅助服务成本整体下降，实现调峰资源的充分和有效竞争，实现在电力平衡和电网安全下灵活调用电网低价的深度调峰资源，且将调峰辅助服务市场的规则嵌入现有滚动发电计划模型中，实现调峰辅助服务市场和“三公”电量的协调调度。

附图说明

图1是本发明实施例1中一种是本发明实施例1提供的一种基于调峰辅助服务的结算方法的流程示意图。

图2是本发明实施例2中一种是本发明实施例3提供的一种基于调峰辅助服务的结算方法的流程示意图。

图3是本发明提供的灵活分段报价的一优选实施例的坐标示意图。

图4是本发明提供的调峰量和不同火电机组调峰价格的坐标示意图。

图5是本发明实施例3中一种是本发明实施例3提供的一种基于调峰辅助服务的结算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

参见图1，是本发明实施例1提供的一种基于调峰辅助服务的结算方法的流程示意图，包括步骤：

S1、根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的有功出力可调区间和相应的深度调峰价格；

S2、在预先建立的滚动发电计划模型中引入所述深度调峰价格的变量，构造相应的深度松弛约束条件，将各个所述火电机组的深度调峰价格赋给相应的松弛变量后生成调峰辅助服务的优化目标函数，将其他相关的约束条件引入所述滚动发电计划模型；

S3、根据所述其他相关的约束条件和调峰辅助服务的优化目标函数，通过线性规划优化工具包对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划；所述滚动发电计划包括每一所述火电机组的深度调峰调用结果；

S4、对步骤S3中的所述滚动发电计划进行交流安全校核；

S5、若所述滚动发电计划的交流安全校核通过，则向每一所述火电机组发送相应火电机组的深度调峰调用结果；

S6、根据每一所述火电机组相应的深度调峰价格和每一所述火电机组的深度调峰调用结果，对实际调峰电量进行结算。

参见图2，是本发明实施例2提供的一种基于调峰辅助服务的结算方法的流程示意图，如图2所示的基于调峰辅助服务的结算方法在实施例1的基础上，还包括步骤：

S7、若所述滚动发电计划的交流安全校核不通过，则将反馈安全校核约束条件引入所述滚动发电计划模型后，转入步骤S3。

下面，将对上述两个实施例的工作过程进行具体描述。首先，根据灵活分段报价规则，有意愿提供实时深度调峰交易的火电机组提供调峰率和相应的深度调峰价格。优选地，根据PJM集中现货市场中，机组多段报价的思路，允许各台机组以灵活分段的方式申报相应的调峰辅助服务报价。如图3所示具体申报内容为：

(1)报价调峰率的段数：分别为小于50％，50％至55％，55％至60％，高于60％；

(2)各段报价调峰率的分界点：4段有三个分界点，分别为50％、55％、60％；

(3)各段报价价格：4段报价价格为：小于等于50％时价格为C₁，调峰率50％～55％之间时为C₂，调峰率55％～60％时为C₃，当高于60％时为C₄。

该灵活分段报价模式赋予市场成员充分自由，各机组可以充分结合自身实际运行特性，实现分段灵活、报价灵活的灵活报价策略，积极参与市场竞争，充分发挥市场的资源优化配置效益。

然后，在预先建立的滚动发电计划模型中引入所述深度调峰价格的变量，构造相应的深度松弛约束条件，深度松弛约束条件将机组出力下限松弛，并且根据其报价情况，优先调用深调价格较低的机组参与系统调峰。由于，优化调用时会首先在正常出力范围内调用机组出力，当系统低谷电力平衡约束无法满足时，则调用相应机组出力下限松弛变量参与深度调峰。具体调峰时，假如由于第二段的深调价格显著高于第一段深调价格，优化算法会自动优先调用第一段深调，待第一段深调资源调用完后再调用第二段深调资源。

接着，将各个所述火电机组的深度调峰价格赋给相应的松弛变量后生成调峰辅助服务的优化目标函数，再根据其他相关的约束条件，通过线性规划优化工具包对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划，从而得到每一所述火电机组的深度调峰调用结果；若对所述滚动发电计划的交流安全校核通过，则向每一所述火电机组发送相应火电机组的深度调峰调用结果、根据每一所述火电机组相应的深度调峰价格和每一所述火电机组的深度调峰调用结果，对实际调峰电量进行结算。

如图4所示，不同调峰电量下不同机组的深度调峰价格，C₁、C₂、C₃、C₄可以是对应不同机组不同调峰率下的报价。深度调峰采取灵活分段报价原则，调度机构按照电网运行实际需要根据日前竞价结果由低到高依次调用，不再针对每台机组统一设定分段和最高、最低限价，按照有偿调峰电量及对应市场出清价格进行结算。因此，本方案能够使调峰能力较强且成本较低的机组充分发挥竞争优势，占领市场份额，使系统调峰辅助服务成本整体下降，实现调峰资源的充分和有效竞争；同时，将深度调峰价格的变量引入现有日内滚动发电计划模型中，有效地确定出电能和辅助服务的出清价格，实现调峰辅助服务市场和“三公”电量的协调调度。

优选地，所述深度松弛约束条件包括调峰辅助服务补偿罚值约束条件，具体为：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，为火电机组i在时段t的有功出力的下限值，ε_i,l,t为火电机组i在时段t第l段的松弛变量值。

根据上述松弛变量值，可获得计算所述调峰辅助服务成本的公式，具体为：

其中，C_i,t为火电机组i在时段t对应的调峰辅助服务成本报价，所述c_i,l为火电机组i在第l段的报价，而M_l为第l段报价的罚值，ε_i,l,t为火电机组i在时段t第l段的松弛变量值。

进一步，根据上述调峰辅助服务成本的公式，可生成调峰辅助服务的优化目标具体为：

其中，F_i,t为火电机组i在时段t的电量偏差惩罚成本；C_i,t为火电机组i在时段t对应的调峰辅助服务成本，而α_i为经济性指标的参考配比。如果完全实施“三公”调度，则α_i＝0。该配比可以根据电量进度执行情况及调峰需求灵活调整，当电量进度执行压力较大时，可以加大相应“三公”电量的比重；当电量进度执行压力较轻，调峰压力较大时，增加相应调峰罚值的比重。

优选地，与所述滚动发电计划模型相关的其他约束条件包括负荷平衡约束条件、电量偏差量控制约束条件、机组运行约束条件、基态潮流约束条件，分别具体为：

(1)负荷平衡约束条件为：

其中，P_i,t为火电机组i在时段t的有功出力值，而D_t为时段t的系统负荷。

(2)电量偏差量控制约束条件：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，为火电机组i在t_N至T时段的电量控制目标，为上限偏差，为下限偏差。

(3)机组出力上下限约束条件，所述机组运行约束条件包括机组出力上下限约束条件和机组爬坡速率约束条件，其中所述机组出力上下限约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i在时段t的有功出力值，和分别为火电机组i在时段t的有功出力的上下限值：

所述机组爬坡速率约束条件具体为：

其中，P_i,t为火电机组i时段t的有功出力值，和分别为火电机组i时段t的出力下调和上调最大爬坡能力。

(4)基态潮流约束条件：

其中，G_l-i为机组i对线路l的发电机转移分布因子，D_j,t为节点j在时段t的负荷，f_l^max为线路l的有功潮流极限。

本发明实施例本发明实施例还提供了一种基于调峰辅助服务的结算装置，如图5所示，包括：

深度调峰价格接收模块101，用于根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的有功出力可调区间和相应的深度调峰价格；

约束条件引入模块102，用于在预先建立的滚动发电计划模型中引入所述深度调峰价格的变量，构造相应的深度松弛约束条件，将各个所述火电机组的深度调峰价格赋给相应的松弛变量后生成调峰辅助服务的优化目标函数，将其他相关的约束条件引入所述滚动发电计划模型；

计划发电模型求解模块103，用于根据所述其他相关的约束条件和调峰辅助服务的优化目标函数，通过线性规划优化工具包对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划；所述滚动发电计划包括每一所述火电机组的深度调峰调用结果；

交流安全校核模块104，用于所述滚动发电计划进行交流安全校核；

发送模块105，用于若所述滚动发电计划的交流安全校核通过，则向每一所述火电机组发送相应火电机组的深度调峰调用结果；

结算模块106，用于根据每一所述火电机组相应的深度调峰价格和每一所述火电机组的深度调峰调用结果，对实际调峰电量进行结算。

本发明实施例提供的调峰辅助服务的结算装置100的工作过程可参考上述对调峰辅助服务的结算方法的具体描述，在此不再赘述。

综上，本发明实施例公开了一种调峰辅助服务的结算方法及装置，根据灵活分段报价规则，在特定时间段内接收若干火电机组发送的调峰率和相应的深度调峰价格，并将滚动发电模型中引入所述深度调峰价格的变量，建立相应的松弛条件并对松弛变量进行赋值后建立调峰辅助服务的优化目标函数，并根据其他相关的约束条件，对所述滚动发电计划模型进行求解获得滚动发电计划，从而获得每一所述火电机组的深度调峰调用结果，根据每一所述火电机组的深度调峰调用结果和相应的深度调峰价格对实际调峰电量进行结算，解决现有调峰辅助服务市场中存在分段和最低限价影响优良机组发挥调峰能力和成本高的问题，克服了现有电力系统装机过剩和电源结构失衡而利用效率低的缺点，能够使调峰能力较强且成本较低的机组充分发挥竞争优势，占领市场份额，使系统调峰辅助服务成本整体下降，实现调峰资源的充分和有效竞争，实现在电力平衡和电网安全下灵活调用电网低价的深度调峰资源，且将调峰辅助服务市场的规则嵌入现有滚动发电计划模型中，实现调峰辅助服务市场和“三公”电量的协调调度。

以上所述是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。