本发明涉及一种考虑响应性能指标的调频辅助服务市场出清决策方法，属于电力市场调频辅助服务领域。
背景技术：
国外调频辅助服务的模式有四种：非竞争型、竞标型、现货市场竞价型和双边合同型。主要采用优先级法、顺序法、和联合调度法进行调度。调度约束主要包括电量约束，即电能与旋转备用的限制；爬坡约束，即上升速度和下降速度的限制；以及容量约束，即系统的响应约束等。例如，美国pjm、新英格兰、澳大利亚调频市场等各国的调频辅助服务市场都有其各自的特点，对于交易周期、交易方式、结算价格、费用组成以及参与对象的制定都是考虑到本国或者某区域内电网的特点进行制定的，从而使得调频服务更加可靠与经济。
调频市场运行机制的设计目前有如下方法：
文献一《电力市场中辅助服务的获取与定价》(电网技术2002年第26卷第7期)对国外pjm调频辅助服务市场的交易模式进行了分析，pjm根据实时市场的负荷比例将调频义务分配到负荷服务企业(loadservingentity，lse)，lse可以利用自己的发电资源或通过签订合同让其他服务商代替自己完成相应的调频义务，同时pjm辅助备用市场提供该项服务买卖。当调频服务商的调频容量超过自身调频义务时，在结算过程中，超过部分将根据该时段机组所处类别计算报酬。对于用户和无法完成自身义务的调频电厂，将以平均调频价格支付给pjm，由pjm根据最小成本的原则为其购买调频服务。调频服务由市场公开招标来获取，其定价根据总支付费用最小的原则，确定出清价格。调频服务商日前向pjm提交投标的信息，包括调频能力和调频价格。pjm为调频服务商提供了一个可以对调频辅助服务进行买卖的以市场运行模式的系统。
文献二《电力辅助服务市场(asm)国际比较研究》(华东电力2003年第7期)介绍了加州调频辅助服务市场，分为向上调节和向下调节市场，由接入系统且处于运行的机组提供。实际运行中，由agc机组和计划协调公司(schedulingcoordinator，sc)提供市场所需的调频容量，将频率控制在一定的范围内。调频服务商通过加州组织的辅助服务投标竞争的市场获得市场参与资格。调频辅助服务的价格分为日前市场价格和小时前市场价格。在竞标过程中，加州iso根据投标信息中的容量报价，按照市场出清价格来确定调频服务最终定价。结算根据服务商的调频容量与实时的市场出清价格来计算。罚金通过对服务商的调节性能考核得到的。调频费用将由每个sc根据自身的负荷情况以及自身发电量按一定比例进行支付。
文献三《澳大利亚国家电力市场的最新发展状况》(电网技术2004年第28卷第24期)分析了澳大利亚电力市场的辅助服务，澳大利亚调频辅助服务采用现货市场竞价型和双边合同混合模式。澳洲能源市场运营商aemo负责全国互联电网的调度和电力市场的交易管理，采用总成本最小的协调优化方法，将电能和辅助服务联合调度。aemo根据澳大利亚的市场规则将各种频率控制辅助服务的需求预先进行计算并将各地区频率辅助服务需求提前一周公布。由频率调节的服务商进行报价，报价要素为：报价分为十个非零功率段，这十个段功率的报价单调递增，报价必须在交易日前一天结束，还包括最大出力限制，最小出力限制以及上调断电、下调断电等。澳大利亚调频市场以5min一个调度周期，分别对每种调频服务制定一个出清价格。
文献四《挪威水电资源的开发和利用》(西北水力发电2004年第20卷第3期)从水电角度分析了挪威的调频市场，，挪威的调频服务属于非竞争型，机组强制参与调频，且价格固定。挪威调频辅助服务由基础调频辅助服务和超额调频辅助服务组成，基础辅助服务强制要求参与，且没有额外报酬；有调节裕度的机组可以通过提供超额辅助服务获得额外报酬。挪威的水电装机容量远大于负荷与备用容量的需求。机组运行处于最佳运行点时，系统也处于较好的安全稳定状态。挪威的调频辅助服务在保证了电网系统安全稳定的基础上还促进了水电的大规模消纳。
现有的出清决策方法未将调频商的响应性能指标考虑到其中，调频性能好的机组不容易中标，并且没有考虑到日前购买所得到的备用容量在实际运行时可能存在不足以及个别调频商无法完成中标容量等情况。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种考虑响应性能指标的调频辅助服务市场出清决策方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
考虑响应性能指标的调频辅助服务市场出清决策方法，包括，
根据负荷变化情况，确定日前备用容量的需求；日前备用容量的需求包括日前上调节备用容量需求和日前下调节备用容量需求；
进行日前备用容量出清，建立日前备用出清模型；日前备用出清模型包括日前上调节备用出清模型和日前下调节备用出清模型；
在实时调频容量市场中，利用超短期负荷预测，对调频容量需求进行修正；
对实时调频容量市场出清，建立实时调频出清模型；实时调频出清模型包括实时上调频出清模型和实时下调频出清模型；
通过日前备用容量出清结果与实时调频容量出清结果确定调频商总的中标调频容量，根据实时的频率变化在中标调频容量范围内进行电量调用。
根据负荷变化情况，确定日前备用容量的需求的具体过程如下，
根据负荷变化趋势确定每个发电机的出力曲线，得到下个时间段机组出力变化的趋势为：
trendload(t)＝(load(t+δt)-load(t))/δt
其中，trendload(t)为t时刻的负荷变化趋势，load(t)为t时刻的负荷数据，δt表示某个时间段；
得到日前上下调节备用容量需求为：
其中，
日前上调节备用出清模型为，
目标函数：
其中，
其中，rfm(i)、e(i)、rt(i)分别为第i个调频商的调频速率、调节精度、响应时间，rfm、e、rt分别为调频商的调频速率、调节精度、响应时间，mean()为求平均函数；
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
日前下调节备用出清模型为，
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
对调频容量需求修正过程中，需要将超短期负荷预测存在的预测误差，以及日前市场中标而实时市场无法提供的备用容量部分，计入实时调频容量需求；
具体过程为：
a)根据日前的负荷预测loadday(t)及超短期负荷预测值loadrt(t)，求出两者的预测误差dfm(t)；
dfm(t)＝loadrt(t)-loadday(t)
当dfm(t)≥0时，
当dfm(t)＜0时，
其中，
b)根据超短期负荷预测，对调频容量进行修正；
当
当
当
当
式中，
实时上调频出清模型为，
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
实时下调频出清模型；
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
其中，
调频商总的中标调频容量计算公式为，
其中，
本发明所达到的有益效果：在出清优化模型里考虑了机组的响应性能指标，在保证调频性能的基础上，使得总的购买调度费用最低；同时在日前备用容量的基础上，利用超短期负荷预测进行实时修正，进行实时调频容量出清，保证了系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
考虑响应性能指标的调频辅助服务市场出清决策方法，包括以下步骤：
步骤1，根据负荷变化情况，确定日前备用容量的需求；日前备用容量的需求包括日前上调节备用容量需求和日前下调节备用容量需求。
具体过程为：
根据负荷变化趋势确定每个发电机的出力曲线，得到下个时间段机组出力变化的趋势为：
trendload(t)＝(load(t+δt)-load(t))/δt
其中，trendload(t)为t时刻的负荷变化趋势，load(t)为t时刻的负荷数据，δt为某个时间段；
得到日前上下调节备用容量需求为：
其中，
步骤2，进行日前备用容量出清，建立日前备用出清模型。
日前备用出清模型包括日前上调节备用出清模型和日前下调节备用出清模型。日前备用出清模型的目标函数考虑了调频容量的单位容量价格和调频商的调频响应性能系数，其中调频响应性能系数参数包括了响应时间、调频速率、调节精度。市场购买备用容量目标使得总的购买备用容量的费用与调频响应性能系数最低；考虑的约束条件包括等式约束和不等式约束，等式约束为各个调频商的备用容量总和等于总的备用容量需求，不等式约束为每个调频商的备用容量必须低于调频商备用容量的上限。
调频响应性能系数：
其中，sort_factor(i)为第i个调频商的调频响应性能系数，rfm(i)、e(i)、rt(i)分别为第i个调频商的调频速率、调节精度、响应时间，rfm、e、rt分别为调频商的调频速率、调节精度、响应时间，mean()为求平均函数。
日前上调节备用出清模型为：
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
日前下调节备用出清模型为：
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
步骤3，在实时调频容量市场中，利用超短期负荷预测，对调频容量需求进行修正。对调频容量需求修正过程中，需要将超短期负荷预测存在的预测误差，以及日前市场中标而实时市场无法提供的备用容量部分，计入实时调频容量需求。
具体过程为：
a)根据日前的负荷预测loadday(t)及超短期负荷预测值loadrt(t)，求出两者的预测误差dfm(t)；
dfm(t)＝loadrt(t)-loadday(t)
当dfm(t)≥0时，
当dfm(t)＜0时，
其中，
b)根据超短期负荷预测，对调频容量进行修正；
当
当
当
当
式中，
步骤4，对实时调频容量市场出清，建立实时调频出清模型。
实时调频出清模型包括实时上调频出清模型和实时下调频出清模型。实时调频出清模型的目标函数考虑了调频容量的单位容量价格和调频机组的调频综合性能。市场购买调频容量目标使得总的购买调频容量的费用与调频综合性能的综合系数最低；考虑的约束条件包括等式约束和不等式约束，等式约束为各个机组的调频容量总和等于总的调频需求，不等式约束为每个调频商的调频容量必须低于机组实时调频商调频容量上限的修正量。
其中，
实时上调频出清模型为：
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
实时下调频出清模型：
目标函数：
其中，
约束条件：
等式约束：
其中，
不等式约束：
其中，
步骤5，通过日前备用容量出清结果与实时调频容量出清结果确定调频商总的中标调频容量，根据实时的频率变化在中标调频容量范围内进行电量调用。
调频商总的中标调频容量计算公式为：
其中，
图1是调频辅助服务市场出清决策机制原理框图，图中，主能量市场出清结束之后，根据负荷变化情况，确定日前备用容量的需求，计算日前上调节备用容量需求和日前下调节备用容量需求，建立日前上调节备用出清模型和日前下调节备用出清模型，在实时调频容量市场中，利用超短期负荷预测，对调频容量需求进行修正，修正过程需考虑存在的预测误差，以及日前市场中标而实时市场无法提供的备用容量部分；对实时调频容量市场出清，建立实时调频出清模型；调频商总的中标调频容量，根据实时的频率变化在中标调频容量范围内进行电量调用。
上述方法在出清优化模型里考虑了机组的响应性能指标，在保证调频性能的基础上，使得总的购买调度费用最低；同时在日前备用容量的基础上，利用超短期负荷预测进行实时修正，进行实时调频容量出清，保证了系统的稳定性。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。