一种跨区域发电权交易-碳交易耦合模型的构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种跨区域发电权交易?碳交易耦合模型的构建方法，属于电力系统低碳电力技术领域。本发明的跨区域发电权交易?碳交易耦合模型包含n个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件构成，每个机组侧模型的约束条件中又包含一个系统侧模型；求解时，首先对系统侧模型求解，获得发电权交易中各个机组之间的交易电量；然后对机组侧模型求解，获得每个机组自身报价报量的最优选择；当每一个机组都不再改变当前报价与报量时，整个模型达到纳什均衡点。本发明可为跨区域送电提供一种新的交易机制和技术指导，促进电力资源大范围优化配置，促进节能减排和低碳转型。
【专利说明】
-种跨区域发电权交易-碳交易輔合模型的构建方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统低碳电力技术领域，特别设及用于发电权交易市场W及碳交 易市场的跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的构建方法。
【背景技术】
[0002] 由于我国用电区域和供电区域分布的不均衡，跨区域送电成为了必然选择，而当 下我国的跨区域送电主要是W行政命令为主，相关各方各种矛盾长期积累，使得W行政性 命令为主导的跨区域送电越来越困难。
[0003] 2015年电力体制改革9号文件及其配套文件的出台，正式拉开我国新一轮电力市 场化改革的大幕。2016年3月旧，北京电力交易中屯、和广州电力交易中屯、挂牌成立。电力交 易中屯、的成立，标志着我国的电力市场化改革迈出关键一步，通过交易平台组织开展跨区 跨省电力交易，能够充分发挥市场功能，平衡各方利益，促进电力资源大范围优化配置。能 够积极推进新能源和可再生能源发电与其它电源、电网的有效衔接，提高清洁能源利用效 率，促进节能减排和低碳转型。电力市场化将使我国的发电权交易市场迅速发展。而跨区域 送电本质上是一种发电权置换交易，与此同时，跨区域的电力交易造成了碳排放的区域转 移。在我国电力市场和碳交易市场相继开展的大背景下，如何考虑二者之间的禪合关系及 相互影响，对利用市场化解决跨区域输电的矛盾具有极大的现实意义。
[0004] 而当下考虑了碳交易市场的发电权交易模型很少，有关文献中（《碳排放交易下的 发电权置换优化模型》作者:迟远英，王彦亮，牛东晓时间：2010年)构建了碳排放交易下的 发电权交易优化模型，但是该模型是W系统强制分配各电厂发电量的方法进行优化系统整 体的效益，没有考虑系统内个体的自愿交易行为，不符合电力市场化的趋势，并且无法估计 在市场化的机制内，机组通过报价行为，使得系统能够达到的交易状态。并且该方法也没有 考虑到跨区域送电的线路约束问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种跨区域发电权交易-碳交 易禪合模型的构建方法。采用本发明构建的的发电权交易-碳交易市场模型，可促进电力资 源大范围优化配置，能够积极推进新能源和可再生能源发电与其它电源、电网的有效衔接， 提高清洁能源利用效率，促进节能减排和低碳转型。
[0006] 本发明提出的一种跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的构建方法，所述跨区域 发电权交易-碳交易禪合模型包含n个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件 构成，每个机组侧模型的约束条件中又包含一个系统侧模型;求解时，首先对系统侧模型求 解，获得发电权交易中各个机组之间的交易电量;然后对机组侧模型求解，获得每个机组自 身报价报量的最优选择；当每一个机组都不再改变当前报价与报量时，整个模型达到纳什 均衡点。
[0007] 该方法具体包括W下步骤：
[0008] I)构建跨区域发电权交易-碳交易禪合模型;跨区域发电权交易-碳交易禪合模型 包含n个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件构成;具体步骤如下：
[0009] 1-1)设定跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的时间单位W及交易模式；
[0010] 跨区域发电权交易-碳交易禪合模型型W月为时间单位，机组所分配到的碳排放 配额分解到月，并且假定每月机组将在碳交易市场中将多余的碳配额出售或者购进所需要 的碳配额;机组每月在发电权交易市场中申报买入或者卖出的发电权，并且假定发电权交 易中，对于交易部分的电量，电网按照原先发电权出让方与电网公司之间的上网电价与电 量结算给发电权出让方，之后出让方将部分资金支付给受让方；
[0011] 1-2)构建跨区域发电权交易-碳交易禪合模型中的机组侧模型；
[0012] 1-2-1)确定机组侧模型的决策变量；
[0013] 机组侧模型中的决策变量分为两类，一类为发电权交易中的报价，一类为发电权 交易中的报量;发电权交易中的报价分为两种:如.。.&.为发电权交易中机组i在t时段发电权 交易上报的出让价格，即机组愿意支付给受让机组的发电价格;知。.S为发电权交易中机组i 在t时段发电权交易上报的受让价格，即机组愿意接受出让机组所支付的发电价格进行发 电；发电权交易中的报量同样分为两种为发电权交易中机组i在t时段上报出让的发电 量;G；：s为发电权交易中机组i在t时段上报受让的发电量；
[0014] 1-2-2)构建机组侧模型的目标函数 [001引设目标函数为：
[0016]
[0017]式（1)中，巧为机组巧t时段的收益;G,%是机组i在t时段的计划发电量;G,'.S是机 组i在t时段的实际发电量;Pi,Online为机组i的上网电价乂'仍。)为机组i在t时段的发电成 本函数，假设^的,％) = 0,+6去,'.^，是关于机组1在1时段的实际发电量的一次函数;61,。3、是 机组i全年或者指定周期的碳排放配额;i?,'机组i在t时段的实际碳排放量;为碳市场中 在t时段的碳价;G,',。为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成 交量;为发电权文易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交价格； [001引式（1)为机组i在t时段总收益最大化的计算公式；其中，咕S)为机组 发电获益的部分，巧起)接为机组在碳交易市场中获益的部分
为机组在发电权交易中获益的部分；
[0019] 1-2-3)构建机组侧模型的约束条件，具体包括：
[0020] 发电权交易量约束：
[0021] 此约束保证了机组按照上报交易量交易后，发电电量是可行的，如式(2)和式（3) 所示：
[0022] (2)
[0023] (3)
[0024] 式中，Q代表全部机组集合;是机组i在t时段的最小发电量;是机组i在 t时段的最大发电量；
[0025] 发电权交易报价约束：
[0026] 此约束将机组的报价限定在合理的范围内，能够保证市场的有序运行，在求解的 时候能够更快得到均衡点，如式(4)和式(5)所示：
[0027] C4)
[002引 .巧.）
[0029] 式中，成.胃为系统允许的发电权交易最高报价；
[0030] 系统侧模型约束：
[0031] 每个机组侧模型的约束条件中包含一个系统侧模型;此约束包含了系统侧模型的 目标函数和约束条件；
[0032] 2)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型求解，即对跨区域发电权交易-碳交易禪 合模型包含的n个机组侧模型求解，并求取均衡点；
[0033] 2-1)对每个机组侧模型中的系统侧模型求解；
[0034] 2-1-1)系统侧模型的目标函数和约束条件转化为如下形式表达：
[0035]
。了）
[0036] 式中，Asys和bsys表示系统侧模型优化计算中的不等式约束，AeqSys和beqSys表示系统 侧模型优化计算中的等式约束，X为系统侧模型的决策变量，CT为系统侧模型目标函数系 数；
[0037] 2-1-2)根据系统侧模型的各类约束条件，将每一类不等式约束和等式约束表示为 Asysi ? X《bsysi或AeqSysj ? X = beqSysj的形式，i、j分别代表转化后不等式约束和等式约束的编 号；分别构造 Asys、bsys、AeqSys和beqSys矩阵，令：
[00；3 引
（18)
[0039] 式(18)中，I和J分别表示不等式约束和等式约束的个数；
[0040] 2-1-3)对系统侧模型求解，求得跨区域发电权交易-碳交易模型的系统侧模型中 发电权交易各个机组之间的发电权交易电量和交易价格；
[0041] 2-2)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型中的机组侧模型求解；
[0042] 2-2-1)机组侧模型中的约束条件转化为如下形式表达：
[0043]
(19)
[0044] 式中，Aunit和bunit表示机组侧模型优化计算中的不等式约束，AeqUnit和beqllni康示机 组侧模型优化计算中的等式约束；
[0045] 2-2-2 )按照步骤2-1-2 )的方法，分别构造 Aunit、bunit和AeqUnit、beqUnit矩阵；
[0046] 2-2-3)对机组侧模型求解，得到机组在其他机组报价W及报量不变的情况下，自 身报价报量的最优选择；
[0047] 2-3)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型求取均衡点；
[0048] 循环调用每一个机组的机组侧模型，解出机组获利最大的报价策略；当每一个机 组都不再改变当前报价与报量时，模型达到纳什均衡点。
[0049] 本发明的特点及有益效果：
[0050] 本发明在跨区域输电的基础上，将发电权交易和碳交易市场进行禪合创建模型。 模型中考虑了跨区域输电的拓扑结构，添加了输电线路最大输电容量的限制。另外，模型中 主要考虑水电机组和火电机组。模型通过将每一个机组的碳配额W及市场谈价引入的方 式，考虑了碳交易市场，通过碳配额W及碳价格的方式对机组的决策W及市场的均衡产生 影响。而在发电权交易中，模型运用了高低匹配的撮合模型，充分引导机组上报边际价格， 促进发电权交易，使得系统总体效益充分优化。通过碳交易市场，将碳排放的外部成本内部 化，并且通过市场交易的方式，使得社会总减排成本最小。通过发电权交易市场，使得跨区 域送电的发电权交易，由行政推动为主，变为市场驱动，充分调动了成员参与跨区域发电权 置换的积极性。通过将两市场禪合，能够充分优化系统整体的减排成本和发电成本。促进电 力资源大范围优化配置。能够积极推进新能源和可再生能源发电与其它电源、电网的有效 衔接，提高清洁能源利用效率，促进节能减排和低碳转型。
【具体实施方式】
[0051] 本发明提出的一种跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的构建方法，下面结合具 体实施例进一步详细说明如下。
[0052] 本发明提出的一种跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的构建方法，；所述跨区域 发电权交易-碳交易禪合模型包含n个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件 构成，每个机组侧模型的约束条件中又包含一个系统侧模型;求解时，首先对系统侧模型求 解，获得发电权交易中各个机组之间的交易电量;然后对机组侧模型求解，获得每个机组自 身报价报量的最优选择；当每一个机组都不再改变当前报价与报量时，整个模型达到纳什 均衡点。
[0053] 该方法包括W下步骤：
[0054] 1)构建跨区域发电权交易-碳交易禪合模型;跨区域发电权交易-碳交易禪合模型 包含n个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件构成;具体步骤如下：
[0055] 1-1)设定跨区域发电权交易-碳交易禪合模型的时间单位W及交易模式；
[0056] 跨区域发电权交易-碳交易禪合模型型W月为时间单位，机组所分配到的碳排放 配额分解到月，并且假定每月机组将在碳交易市场中将多余的碳配额出售或者购进所需要 的碳配额;机组每月在发电权交易市场中申报买入或者卖出的发电权，并且假定发电权交 易中，对于交易部分的电量，电网按照原先发电权出让方与电网公司之间的上网电价与电 量结算给发电权出让方，之后出让方将部分资金支付给受让方;该模型主要考虑水电机组 与火电机组；
[0057] 1-2)构建跨区域发电权交易-碳交易禪合模型中的机组侧模型；
[005引1-2-1)确定机组侧模型的决策变量；
[0059] 机组侧模型中的决策变量分为两类，一类为发电权交易中的报价，一类为发电权 交易中的报量;发电权交易中的报价分为两种为发电权交易中机组i在t时段发电权 交易上报的出让价格，即机组愿意支付给受让机组的发电价格;片。,S为发电权交易中机组i 在t时段发电权交易上报的受让价格，即机组愿意接受出让机组所支付的发电价格进行发 电；发电权交易中的报量同样分为两种:G,%为发电权交易中机组i在t时段上报出让的发电 量;为发电权交易中机组i在t时段上报受让的发电量；
[0060] 1-2-2)构建机组侧模型的目标函数
[0061] 设目标函数为：
[0062]
[0063] 式（1)中，巧为机组i在t时段的收益;是机组i在t时段的计划发电量斯是机 组i在t时段的实际发电量;Pi,日nline为机组i的上网电价；C(巧R)为机组i在t时段的发电成 本函数，假设
，是关于机组i在t时段的实际发电量的一次函数;Ei,max是 机组1全年或者指定周期的碳排放配额;^?,'机组1在*时段的实际碳排放量;戶<'.为碳市场中 在t时段的碳价;为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成 交量;A',.。为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交价格；
[0064] 式(1)为机组i在t时段总收益最大化的计算公式;其中，G,t.pA'.〇w,，,g - C(G,%)为机组发 电获益的部分，(心,.m。、-巧)如为机组在碳交易市场中获益的部々
为机组在发电权交易中获益的部分；
[0065] 1 -2-3-3)构建机组侧模型的约束条件，具体包括：
[0066] 发电权交易量约束：
[0067] 此约束保证了机组按照上报交易量交易后，发电电量是可行的，如式(2)和式（3) 所示：
[006引 （2)
[0069] (3)
[0070] 式中，Q代表全部机组集合;是机组i在t时段的最小发电量是机组i在 t时段的最大发电量；
[0071] 发电权交易报价约束：
[0072] 此约束将机组的报价限定在合理的范围内，能够保证市场的有序运行，在求解的 时候能够更快得到均衡点，如式(4)和式(5)所示：
[0073] (4)
[0074] (5)
[0075] 式中，始m。、为系统允许的发电权交易最高报价；
[0076] 系统侧模型约束：
[0077] 每个机组侧模型的约束条件中包含一个系统侧模型;此约束包含了系统侧模型的 目标函数和约束条件;求解机组侧模型时可W理解为一个迭代过程，将机组侧模型中决策 变量的每一组值带入系统侧模型中，由系统侧模型求得最优解后将系统侧模型的决策变量 值返回机组侧模型，改变机组侧模型的决策变量，直到找到使得机组侧模型目标函数达到 最值的决策变量，此时机组侧模型求解完毕。
[0078]构建系统侧模型具体包括W下步骤：
[00巧]1-2-3-1)确定系统侧模型的决策变量系统侧模型中的决策变量是G,'.,.。，即发电权 交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交量;C用来描述系统的交 易情况；
[0080] 1-2-3-2)构建系统侧模型的目标函数；
[0081 ] 巧目标巧敬为：
[0082]
(6)
[0083] 式(6)中，^/^为在*时段根据系统报价所计算的社会总福利，系统侧模型优化计 算的过程求取的是供需曲线的交点，亦即发电权交易市场撮合交易市场出清的过程；
[0084] 1-2-3)构建系统侧模型的约束条件，具体包括：
[0085] 机组发电量约束，如式(7)所示
[0086]
C "
[0087] 机组电碳特征函数约束
[008引机组电碳特征函数表示了发电机组发电量与碳排放量的函数关系，为简化计算， 假定两者为正比关系，如式(8)所示：
[0089]
(8)
[0090] 式中ki为机组i的单位碳排放系数，不同机组ki取值不同，通常取值范围为0.6~ 1.2t/MW ? h；
[0091] 输电线路约束
[0092] 此约束为各输电线路所输送的电量不得超过线路的最大输送电量，如式（9)所 不：：
[0093]
W
[0094] 式中，GLk,max为线路k的最大传输电量;为t时段线路k传输的实际电量，T为全部 线路集合；
[009引网络约束
[0096] 此约束为系统中各节点注入的电量W及各条线路传输的电量符合拓扑约束，如式 (10)所示：
[0097]
(10)
[009引式中；
[0099] A为n X 1阶节-支关联矩阵；矩阵A中，行代表节点，总节点数为n，列代表支路，总 支路数为1;矩阵A的元素：
[0100] ;
[0101] t表线路在t时段传输电量矩阵，按照标定正方向 决定正： 俞的电量；
[0102] S表所有节点在t时段注入电量矩阵;其中，GiU表 示节点b在t时段注入的电量；
[0103] 上述网络约束本质为基尔霍夫第一定律。
[0104] 节点注入功率约束
[0105] 此约束表示了节点注入的电量为该节点所有机组发电量总和与该节点电量需求 之差;如式(11)所示：
[0106]
(U)
[0107] 式中，Qb为节点b的全部机组集合;为节点b在t时段的负荷需求(预测值）；
[0108] 发电权交易电量约束
[0109] 此约束表示机组在发电权交易中与其他机组交易电量的总和不超过机组上报的 交易电量，血击（12)巧击（13)巧示：
[0110] (12)
[0111] (13)
[0112] 式中，G；：,,C为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成 交量，也就是发电权交易矩阵，运一约束保证了实际交易的电量不多于机组上报的交易电 量；
[0113] 发电权交易量约束
[0114] 此约束表示机组之间的交易电量为正;如式(14)所示：
[0115]
(化）
[0116] 发电权交易后发电量变化约束
[0117] 此约束表示机组发电权交易后的电量为机组的计划电量再加上发电权交易的增 量;如式(15)所示：
[011 引
[0119] 发电权交易成交价格约束
[0120] 此约束表示发电权交易中最终的成交价格为交易双方机组上报价格的平均值;如 式(16)所示：
[0121]
(巧）
[0122] 系统侧模型是发电权交易的市场出清模型，求解系统侧模型，最终可W解出市场 出清过程中机组之间发电权交易量和交易价格。
[0123] 2)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型求解，即对跨区域发电权交易-碳交易禪 合模型包含的n个机组侧模型求解，并求取均衡点；
[0124] 2-1)对每个机组侧模型中的系统侧模型求解；
[0125] 2-1-1)系统侧模型的目标函数和约束条件转化为如下形式表达：
[0126]
(17)
[0127] 式中，Asys和bsys表示系统侧模型优化计算中的不等式约束，AeqSys和beqSys表示系统 侧模型优化计算中的等式约束，X为系统侧模型的决策变量，cT为系统侧模型目标函数系 数；
[0128] 2-1-2)根据步骤1-2-3-3)中各类约束条件，将每一类不等式约束和等式约束表示 为Asysi ? X《bsysi或AeqSysj ? X = beqSysj的形式，i、j分别代表转化后不等式约束和等式约束的 编号；分别构造 Asys、bsys、AeqSys和beqSys矩阵，令：
[0129]
(18)
[0130] 式（18)中，I和J分别表示不等式约束和等式约束的个数，由此将系统侧模型中的 约束条件转换为可用矩阵计算形式；
[0131 ] 2-1-3)通过MATLAB编制求解程序，调用CPLEX12.5对系统侧模型进行求解，求得跨 区域发电权交易-碳交易模型的系统侧模型中发电权交易各个机组之间的发电权交易电量 和交易价格；
[0132] 2-2)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型中的机组侧模型求解；
[0133] 2-2-1)所述发电权交易-碳交易禪合模型中的机组侧模型中的约束条件转化为如 下形式表达：
[0134]
(19)
[01对式中，Aunit和bunit表示机组侧模型优化计算中的不等式约束，AeqUnit和beqllni康示机 组侧模型优化计算中的等式约束；
[0136] 2-2-2 )按照步骤2-1-2 )的方法，分别构造 Aunit、bunit和AeqUnit、beqllnit矩阵；
[0137] 2-2-3)调用MATLAB非线性优化工具包fmincon函数进行求解，fmincon函数中的目 标函数单独编写M文件，在M文件中调用步骤2-1)对系统侧模型的编码，即可使得机组侧模 型的约束条件中包含系统侧模型，另外将Aunit、bunit和AeqUnit、beqUnit作为fmincon函数的不等 式约束和等式约束的输入进行求解，得到机组在其他机组报价（A'.W和A'.。.及报量（ G,和G/.,)不变的情况下，自身报价报量的最优选择；
[0138] 2-3)对跨区域发电权交易-碳交易禪合模型求取均衡点；
[0139] 利用MATLAB编程，循环调用每一个机组的机组侧模型，解出机组获利最大的报价 策略；当每一个机组都不再改变当前报价与报量时，模型达到纳什均衡点，也即意味着达到 了完全竞争市场中，一个相对稳定的状态。
【主权项】
1. 一种跨区域发电权交易-碳交易耦合模型的构建方法，其特征在于，所述跨区域发电 权交易-碳交易耦合模型包含η个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件构 成，每个机组侧模型的约束条件中又包含一个系统侧模型；求解时，首先对系统侧模型求 解，获得发电权交易中各个机组之间的交易电量;然后对机组侧模型求解，获得每个机组自 身报价报量的最优选择；当每一个机组都不再改变当前报价与报量时，整个模型达到纳什 均衡点。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤： 1)构建跨区域发电权交易-碳交易耦合模型;跨区域发电权交易-碳交易耦合模型包含 η个机组侧模型，每个机组侧模型由目标函数和约束条件构成;具体步骤如下： 1-1)设定跨区域发电权交易-碳交易耦合模型的时间单位以及交易模式； 跨区域发电权交易-碳交易耦合模型型以月为时间单位，机组所分配到的碳排放配额 分解到月，并且假定每月机组将在碳交易市场中将多余的碳配额出售或者购进所需要的碳 配额;机组每月在发电权交易市场中申报买入或者卖出的发电权，并且假定发电权交易中， 对于交易部分的电量，电网按照原先发电权出让方与电网公司之间的上网电价与电量结算 给发电权出让方，之后出让方将部分资金支付给受让方； 1-2)构建跨区域发电权交易-碳交易耦合模型中的机组侧模型； 1-2-1)确定机组侧模型的决策变量； 机组侧模型中的决策变量分为两类，一类为发电权交易中的报价，一类为发电权交易 中的报量;发电权交易中的报价分为两种:式C,S为发电权交易中机组i在t时段发电权交易 上报的出让价格，即机组愿意支付给受让机组的发电价格;AV s为发电权交易中机组i在t 时段发电权交易上报的受让价格，即机组愿意接受出让机组所支付的发电价格进行发电； 发电权交易中的报量同样分为两种%为发电权交易中机组i在t时段上报出让的发电量； 为发电权交易中机组i在t时段上报受让的发电量； 1-2-2)构建机组侧模型的目标函数 设目标函数为：式（1)中，为机组i在t时段的收益；G,%是机组1在七时段的计划发电量;G,%是机组i 在t时段的实际发电量;Pi, Online为机组i的上网电价;G(G),,)为机组i在t时段的发电成本函 数，假设c/= 是关于机组i在t时段的实际发电量的一次函数;E 1,max是机组i 全年或者指定周期的碳排放配额机组i在t时段的实际碳排放量;为碳市场中在t时 段的碳价；G7.,.c为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交 量;A'.m为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交价格； 式（1)为机组i在t时段总收益最大化的计算公式;其中，- CV(G1))为机组发电获益的部分，(石._-皮为机组在碳交易市场中获益的部另 % 机组在发电权交易中获益的部分； 1- 2-3)构建机组侧模型的约束条件，具体包括： 发电权交易量约束： 此约束保证了机组按照上报交易量交易后，发电电量是可行的，如式(2)和式(3)所示： O <G；,S< G；,P-GU，ien ⑵ ()W.W;:'·〇Ω (3) 式中，Ω代表全部机组集合;民丨_是机组i在t时段的最小发电量;是机组1在七时 段的最大发电量； 发电权交易报价约束： 此约束将机组的报价限定在合理的范围内，能够保证市场的有序运行，在求解的时候 能够更快得到均衡点，如式(4)和式(5)所示： PIg,S ^ Pg,max ⑷ Af,G,5 ^ {〇) 式中，Aj.nm为系统允许的发电权交易最尚报价； 系统侧1?型约束： 每个机组侧模型的约束条件中包含一个系统侧模型;此约束包含了系统侧模型的目标 函数和约束条件； 2)对跨区域发电权交易-碳交易耦合模型求解，即对跨区域发电权交易-碳交易耦合模 型包含的η个机组侧模型求解，并求取均衡点； 2- 1)对每个机组侧模型中的系统侧模型求解； 2-1-1)系统侧模型的目标函数和约束条件转化为如下形式表达：(17) 式中，Asys和bSys表示系统侧模型优化计算中的不等式约束，Ae3qsys和I^s ys表示系统侧模 型优化计算中的等式约束，X为系统侧模型的决策变量，(^为系统侧模型目标函数系数； 2-1-2)根据系统侧模型的各类约束条件，将每一类不等式约束和等式约束表示为 Asysi · X彡bsysi或AeqSysj · X = IMSysj的形式，i、j分别代表转化后不等式约束和等式约束的编 号；分别构造 ASys、bsys、AeqSys和beqSys矩阵，令：式(18)中，I和J分别表示不等式约束和等式约束的个数； 2-1-3)对系统侧模型求解，求得跨区域发电权交易-碳交易模型的系统侧模型中发电 权交易各个机组之间的发电权交易电量和交易价格； 2-2)对跨区域发电权交易-碳交易耦合模型中的机组侧模型求解； 2-2-1)机组侧模型中的约束条件转化为如下形式表达： 入Unit ' X -bUnit Ciy) ' X -私 i_q[，，!? 式中，Aunit和bUnit表示机组侧模型优化计算中的不等式约束，Aequnit和b eqUnit表示机组侧 模型优化计算中的等式约束； 2-2-2)按照步骤2-1-2)的方法，分别构造Aunit、bUnit和Aequnit、b eqUnit矩阵； 2-2-3)对机组侧模型求解，得到机组在其他机组报价以及报量不变的情况下，自身报 价报量的最优选择； 2-3)对跨区域发电权交易-碳交易耦合模型求取均衡点； 循环调用每一个机组的机组侧模型，解出机组获利最大的报价策略；当每一个机组都 不再改变当前报价与报量时，模型达到纳什均衡点。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-2-3)中每个机组侧模型的约束条件中 包含一个系统侧模型，构建系统侧模型具体包括以下步骤： 1-2-3-1)确定系统侧模型的决策变量系统侧模型中的决策变量是G/.,.e，即发电权交易 中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交量； 1-2-3-2)构建系统侧模型的目标函数； 设目标函数为：(6) 式(6)中，为在t时段根据系统报价所计算的社会总福利； 1-2-3-3)构建系统侧模型的约束条件，具体包括： 机组发电量约束，如式(7)所示 & GIr. S Ci^max O') 机组电碳特征函数约束 机组电碳特征函数表示了发电机组发电量与碳排放量的函数关系，为简化计算，假定 两者为正比关系，如式(8)所示： ^ = k：G[R (S) 式中，ki为机组i的单位碳排放系数； 输电线路约束输送的电量不得超过线路的最大输送电量，如式(9)所示：： (9)式中，GLk,max为线路k的最大传输电量； (?为t时段线路k传输的实际电量，T为全部线路集合； 网络约束 此约束为系统中各节点注入的电量以及各条线路传输的电量符合拓扑约束，如式（10) 所元.(10)式中： A为η Xl阶节-支关联矩阵;矩阵A中，行代表节点，总节点数为η，列代表支路，总支路 数为1;矩阵A的元素： _ 1节点6是支路&的发点 abk = < -1节点?是支路*的收点 1〇节点·&不是支路A的端点_代表线路在t时段传输电量矩阵，按照标定正方向决定 正负;其中，表示线路k在t时段传输的电量； __u f表所有节点在t时段注入电量矩阵；其中，表示节 点b在t时段注入的电量； 节点注入功率约束此约束表示了节点b注入的电量为该节点所有机组发电量总和与该节点电量需求之 差；1 1、. (11) 式中，Qb为节点b的全部机组集合;丨为节点b在t时段的负荷需求； 发电权交易电量约束 此约束表示机组在发电权交易中与其他机组交易电量的总和不超过机组上报的交易 电量;如式(12)和式(13)所示：(12) (13) 式中，为发电权交易中卖出机组i与买入机组j在t时段的发电权交易实际成交量， 也就是发电权交易矩阵，这一约束保证了实际交易的电不多于机组上报的交易电量； 发电权交易量约束 此约亩衷示机纟日：> 间的交易电量为正；如式（14)所示：(14) 发电权交易后发电量变化约束此约束表示机组发电权交易后的电量为机组的计划电量再加上发电权交易的增量;如 式（iGSffi. (15) 发电权交易成交价格约束 此约束表示发电权交易中最终的成交价格为交易双方机组上报价格的平均值；如式 (16)所示： (16)。
【文档编号】G06Q50/06GK106022644SQ201610393238
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】吴鸿亮, 刘羽霄, 程耀华, 卢斯煜, 周保荣, 金小明, 董楠, 王彤, 程兰芬, 康重庆
【申请人】中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 南方电网科学研究院有限责任公司, 清华大学