一种考虑风电商收入的电量调度方法及系统与流程

1.本发明涉及风电商电量调度技术领域，尤其涉及一种考虑风电商收入的电量调度方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着渗透率的不断提高，以及对wpp提高预测技能的激励，风力发电将不再被视为事先的发电来源，而是必须与市场上其他类型的发电机竞争的常规能源，随着风电渗透率的不断提高，一些新的问题将会出现，如风电商参与市场时的电量如何确定，当发电量过多时，可能出现能源浪费的问题，当发电量过少时，可能出现不能满足电量要求的问题。
4.现有方法在进行风电商电量调度时，虽然考虑了电量平衡，但是没有考虑风电商的收入，更没有针对长期合约进行合约分解，使得不能保证风电商的收入最大。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了一种考虑风电商收入的电量调度方法及系统，在对风电商每个时间段的合约电量进行调度时，以风电商收入最大为目标，并对风电商签订的长期合约进行了合约分解，实现了对每阶段合约电量的优化分配，保证了风电商收入的最大化，提高了风电企业应对输出不确定性和市场风险的能力，促进了风电的发展。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，提出了一种考虑风电商收入的电量调度方法，包括：
8.获取电力系统的日前市场出清价格、日前市场出清电量和实时市场出清电量；
9.根据日前市场出清价格、日前市场出清电量、实时市场出清电量和风电商电量调度模型，确定风电商每个时间段的合约电量；
10.其中，风电商电量调度模型以风电商收入最大为目标，以所有时间段的合约电量之和等于总合约电量、每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例为约束条件。
11.第二方面，提出了一种考虑风电商收入的电量调度系统，包括：
12.数据获取模块，用于获取电力系统的日前市场出清价格、日前市场出清电量和实时市场出清电量；
13.电量预测模块，用于根据日前市场出清价格、日前市场出清电量、实时市场出清电量和风电商电量调度模型，确定风电商每个时间段的合约电量；
14.其中，风电商电量调度模型以风电商收入最大为目标，以所有时间段的合约电量之和等于总合约电量、每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例为约束条件。
15.第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在
处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种考虑风电商收入的电量调度方法所述的步骤。
16.第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种考虑风电商收入的电量调度方法所述的步骤。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.1、本发明在进行风电商电量调度时，以风电商收入最大为目标，实现了对风电商每阶段合约电量的优化分配，提高了风电企业应对输出不确定性和市场风险的能力，促进了风电的发展。
19.2、本发明在进行电量调度时，为了实现风电商电量最大化，以最大化风电商参与市场的收入为目标，根据风电商出力的水平及准确性，优化风电商签订的中长期合约分解策略，为风电商选择不同的市场参与方式，使风电商参与电力现货市场能够有效的抵御自身出力不确定性而带来的市场风险，提高了风电商参与市场的发电收入，为风电商参与市场方式提供了指导意见，有效的促进了风电的良性发展。
20.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
22.图1为实施例1公开方法的流程图；
23.图2(a)为实施例1公开的风电商预测出力与实际出力；
24.图2(b)为实施例1公开的日前与实施市场价格；
25.图3为实施例1公开的日前市场与实时市场的市场需求。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.实施例1
29.在该实施例中，公开了一种考虑风电商收入的电量调度方法，如图1所示，包括：
30.s1：获取电力系统的日前市场出清价格、日前市场出清电量和实时市场出清电量。
31.电力市场主体框架：使用一个由日前(da)远期市场和实时(rt)现货市场组成的两阶段框架。为了方便讨论，管理和运营电力市场的机构被称为独立系统运营商(iso)。da市场是在实际系统运行的前一天组织的，它允许所有供应商以阶梯式的方式提交下一个运行日的价格和容量报价，特别是对于风力发电，还需要提交日前的短期预测功率曲线。iso通过清算da市场获得机组组合(uc)结果和日前市场电价定位边际价格(da-lmp)。一旦da市场被清算，能源交易就会受到财务约束，并以da-lmp进行结算。在da市场关闭后，在实际电力输送前，rt现货市场被采用以确保实时的发电和需求之间的平衡。iso对rt市场进行清算，
以获得经济调度(ed)和实时市场价格(rt-lmp)的结果。da计划和rt交付之间的偏差由rt-lmp来解决。
32.s2：根据日前市场出清价格、日前市场出清电量、实时市场出清电量和风电商电量调度模型，确定风电商每个时间段的合约电量；
33.其中，风电商电量调度模型以风电商收入最大为目标，以所有时间段的合约电量之和等于总合约电量、每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例为约束条件。
34.一般来说，风电商参与市场有两种方式：1)风电商(wpp)实际产量的10％参与市场，其余90％按政府规定的固定上网电价结算；2)全电量参与市场。同时，全电量参与市场的方式还可以分为风电商签订中长期合约与风电商未签订中长期合约两种场景。
35.本实施例在进行电量调度时，仅考虑全电量参与市场，且签订中长期合约的市场参与方式。
36.在对中长期差价合约电量进行阶段分解优化前，首先进行一个假设，即参与电力市场的机组为价格接受者。价格接受者是指由于完全竞争市场上的买者与卖者必须接受市场决定的价格。在市场中的每一个参与者所面对的价格都是由市场给定的，也就是经过市场供需调整后的均衡价格。基于该假设，在电力市场中，市场出清价格是由市场给定的，在机组报价不变的情况下，机组日前发电计划曲线于实时出力曲线均是由市场决定的。因此作为一个价格接受者，决定机组发电收入的决策量仅为中长期差价合约分解到各个时段的电量。
37.为了实现风电商收入最大化，本实施例构建了风电商电量调度模型，该模型以风电商收入最大为目标，以所有时间段的合约电量之和等于总合约电量、每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例为约束条件。
38.当风电商的市场参与方式为全电量参与市场且签订中长期合约时，风电商电量调度模型的目标函数为：
[0039][0040]
其中，f为风电商收入，c
cfd
为风电商参与合同市场的收入，c
da
为da市场的收入，c
rt
为rt市场的收入，为日前市场出清电量，实时市场出清电量，分别为da-lmp价格、rt-lmp价格，和λ
cdf
分别是t时间段的合约电量和合约电价；t为总的时间段数。
[0041]
所有时间段的合约电量之和等于总合约电量约束为：
[0042][0043]
其中，为总合约电量。
[0044]
每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例约束为：
[0045][0046]
其中，β为比例系数，p
max
为风电机组最大装机容量。
[0047]
将s1获取的数据代入构建的风电商电量调度模型中，对模型进行求解，获得风电商每个时间段的合约电量和风电商收入。
[0048]
在此基础上，本实施例还将风电商收入加上容量补偿补贴，计算获得了风电商的总收入π
2,i
。
[0049]
具体为：
[0050][0051]
其中，λ
ccp
为容量补偿价格。
[0052]
此外，本实施例还根据风电商总收入计算了风电商利润，在计算风电商利润时，考虑了偏差惩罚政策和偏差收益回收机制。
[0053]
建立偏差惩罚政策(dpp)和偏差收益回收机制，目的是为了促进风电创新功率预测技能，提高功率预测精度，防止风电公司利用市场价格波动进行套利，保证电力市场的安全可靠运行，使市场机制更好地引导风电发展。
[0054]
如果在时间段t内不限制风电输出，根据dpp，当wpp的预测输出功率与实际输出功率之间的偏差超过一定值时，wpp将支付货币惩罚，这就是所谓的偏差惩罚成本。偏差惩罚成本由日前预测偏差惩罚成本和实时预测偏差惩罚成本组成。具体来说，当日前短期预测量与实际输出量之间的偏差超过2mw，且超过本期实际输出量的20％，wpp将支付日前偏差罚款。当实时超短期预测电量与实际输出量的偏差超过1mw且超过本期实际输出量的15％时，wpp将支付实时偏差罚款。除上述允许偏差外，日前偏差罚款和实时偏差罚款都分别按相应偏差和上网电价的2％结算。
[0055]
因此，定义分别为日前偏差量和实时偏差量，代表日前预测偏差惩罚成本，代表实时预测偏差惩罚成本。
[0056]
由于dpp是在风电出力不受限制的情况下讨论的，考虑到风电优先结算的原则和wpp的竞价策略，很明显，日前短期预测量等于da市场结算量，实时超短期预测电量等于rt市场结算量。其数学表达式如下：
[0057][0058]
[0059][0060][0061][0062]
其中，日前超短期预测功率，为日前市场出清电量，实时超短期预测功率，实时出力，实时市场出清电量，λ
fit
为上网电价，为日前偏差惩罚成本，为实时偏差惩罚成本，d
w,i
为风电商全部的惩罚成本。
[0063]
如果在t时间段内风电出力不受限制，根据偏差效益回收机制，当实际出力超过rt市场结算量的1％或1mw时，wpp的收益将按rt市场价格的5％进行回收。
[0064][0065]
其中，r
w,i
代表wpp的回收收益，代表风力发电的实际输出量。
[0066]
根据前面的分析，wpp的利润π
w,i
的数学表示方法如下：
[0067]
π
w,i
＝π
k,i-d
w,i-r
w,i
(k＝1,2,3)
ꢀꢀ
(11)
[0068]
其中π
w,i
代表wpp的利润。在数学表示中，k代表wpp参与市场的不同方式，k＝1代表wpp选择实际产出的10％参与市场，k＝2代表wpp选择中长期合同的全电量参与市场，k＝3代表wpp选择没有中长期合同的全电量参与市场。
[0069]
为了更好地分析市场利润，在该实施例中使用了一个18节点系统作为测试。这个例子由10台火力发电机和1台风力发电机组成。wpp的装机容量为400mw。为了保证uc和ed都有解决方案，将弃风和甩负荷设为松弛变量，本例中它们的单位成本均为5000元/mwh，这反映了风电的优先消耗和系统运行的可靠性要求。而上网电价、中长期合同价格和容量补偿价格分别为394.9元/mwh、315元/mwh和99.1元/mwh，如图2(a)所示，图2(a)中的da-lmp表示日前市场出清电价，rt-lmp表示石狮市场出清电价，feed-in tariff表示政府规定的上网电价，contract price表示中长期合约价格。
[0070]
总的时间段设定为24。风力发电站的输出将偏离其在da市场上预测的功率输出。wpp的输出如图2(b)所示，图2(b)中da short-term forecast表示风电商日前预测出力曲线，rt actual output表示风电商实际出力曲线。
[0071]
需求是刚性的，并随着时间段的变化而变化。为了尽可能地模拟真实的市场运行，rt需求将偏离da需求。da和rt的需求曲线如图3所示，图3中的da_load表示日前市场需求，rt_load表示实时市场需求。
[0072]
da-lmp和rt-lmp是通过scuc和sced在上述所有的市场条件下得到的。
[0073]
本实施例，除了对全电量参与市场且签订中长合约市场参与方式下的风电商利润进行计算外，还对wpp不同的市场参与方式所引起的利润变化进行了比较分析。电力市场是基于一个两阶段的框架，包括da远期市场和rt现货市场。对wpp参与电力市场的结算过程进行了详细的讨论和建模，其中包括不同的参与方式。
[0074]
选用方式1的市场参与方式时，风电商的收入计算过程为：
[0075]
规定日前超短期预测功率，为日前市场出清电量，实时超短期预测功率，实时出力，实时市场出清电量，则wpp按照方法1参与市场的市场收入如公式(12)所示：
[0076][0077]
式中，π
1,i
为风电商总收入，λ
fit
,λ
ccp
分别为上网电价、da-lmp、rt-lmp和容量补偿价格。方程右边的第一项代表wpp的上网电价补贴收入，第二项和第三项是da和rt市场的收入，第四项代表容量补偿补贴。
[0078]
选用方式2且不签订中长期合约时，风电商收入的计算过程为：
[0079]
wpp若不参加中长期合约市场：
[0080][0081]
其中，π
3,i
为风电商总收入，方程右边的第一项是da市场的收入，第二项是rt市场的收入，第三项是容量补偿费。
[0082]
表一：风电商收入对比
[0083][0084]
表一列出了对wpp利润的初步分析所得到的结果。两种市场参与方法之间存在明显差异，方式1的利润明显高于方式2的利润。对此的合理解释是，在运营日的大多数时间段，上网电价高于市场价格。换句话说，方式1使wpp有机会以更高的价格出售更多的电力，因此，基于上述的市场条件，方式1是这些市场参与方法中最有利可图的选择。
[0085]
分析的下一个部分是关于方式2的。综上所述，与方式1相比，wpp的利润有所减少。有一个显著的结果是，有中长期合同的利润还不如没有合同的利润好。在大多数时期，合同价格低于da-lmp，这导致wpp的部分产出以较低的价格(合同价格)结算。在合同数量不变的情况下，将合同价格提高到340，利润增加了0.46％，从1,960,405.52到1,969,405.52。
[0086]
根据数值结果，可以得出一些对wpp的概括性意见。1)当市场清算价格处于相对较低水平时，wpps应选择方式1参与市场，以便更多的电力与上网电价进行结算。2)为了更好地在市场中获利，wpps不仅需要提高自己的预测准确率，还需要对市场价格有更好的把握，根据不同的市场结算价格水平来选择市场参与方式。3)总的来说，降低偏差惩罚成本是提高wpps利润的有效途径，可以通过战略储备采购、与dr合作来实现，这将在接下来的工作中进行研究。研究结果可以为参与市场竞争程度较高的wpps的市场参与方式提供有益参考。
[0087]
利用本实施例公开方法，进行风电商分阶段电量调度优化前后，风电商收入如表二所示：
[0088]
从表中可以看出，在计及差价合约分解原则后，在相同的合约电量以及合约价格前提下，本实施例公开方法可以使机组发电收入增加至1,962,179.43。
[0089]
表二：风电商分阶段电量调度优化前后风电商发电收入对比
[0090][0091]
本实施例公开方法，在进行电量调度时，为了实现风电商电量最大化，以最大化风电商参与市场的收入为目标，根据风电商出力的水平及准确性，优化风电商签订的中长期合约分解策略，为风电商选择不同的市场参与方式，使风电商参与电力现货市场能够有效的抵御自身出力不确定性而带来的市场风险，提高了风电商参与市场的发电收入，为风电
商参与市场方式提供了指导意见，有效的促进了风电的良性发展。
[0092]
实施例2
[0093]
在该实施例中，公开了一种考虑风电商收入的电量调度系统，包括：
[0094]
数据获取模块，用于获取电力系统的日前市场出清价格、日前市场出清电量和实时市场出清电量；
[0095]
电量预测模块，用于根据日前市场出清价格、日前市场出清电量、实时市场出清电量和风电商电量调度模型，确定风电商每个时间段的合约电量；
[0096]
其中，风电商电量调度模型以风电商收入最大为目标，以所有时间段的合约电量之和等于总合约电量、每个时间段的合约电量不大于风电机组最大装机容量的某一比例为约束条件。
[0097]
实施例3
[0098]
在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种考虑风电商收入的电量调度方法所述的步骤。
[0099]
实施例4
[0100]
在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种考虑风电商收入的电量调度方法所述的步骤。
[0101]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。