基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置与流程

1.本发明属于电力市场技术领域，具体涉及一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置。


背景技术：

2.电力行业的发电侧具备明显的规模经济特性，在上一轮电改中，厂网分开是按照各发电集团所在区域的市场份额不超过20％的原则来划分发电资产，但在省级电网中发电资产分布不均衡，部分发电公司市场份额很大，同时买卖双方信息不对称，加剧了电力市场发电侧的垄断和市场力的滥用，影响市场价格，降低资源配置效率，损害用户利益。为了监测市场力的滥用情况，需要对市场力进行识别、监测和防范。
3.目前，市场力识别方法包含市场结构类指标、市场行为类指标和市场绩效类指标等，其中市场结构类指标中的关键发电商测试，是通过关键供给者指数(pivotal supplier indicator，psi)进行检测，反映某个发电商不向市场供电时的区域供应情况，是从排除此发电商的发电能力后能否满足该区域的用电需求的角度判断该供电商是否对于该区域的发电起着关键作用。
4.相关技术中，判断关键发电商的约束条件是供需平衡，但是该约束条件相对较为宽松，可能发生漏判行为，即被测发电商在供需平衡约束下不具有市场力，但实际上对缓解断面阻塞及潮流十分关键，属于关键发电商。如何基于已有的关键发电商方法，减少对关键发电商的漏判，细化关键发电商测试的约束条件和结果是亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置，以解决如何基于已有的关键发电商方法，减少对关键发电商的漏判的问题。
6.为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法，包括：
7.判断被测发电商是否为满足负荷平衡约束的关键发电商；
8.当所述被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商时，则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数；其中，所述约束条件包括断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束；
9.基于所述目标函数及对应的约束条件构建优化模型，以所有发电商的出力为决策变量计算所述优化模型的目标函数值；
10.根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，当确定为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算越限线路的越限容量和；
11.根据所述越限容量和判断市场力的严重程度。
12.进一步的，所述判断当前机组是否为满足负荷平衡约束的关键发电商，包括：
13.计算除所述被测发电商之外的其余发电商的发电能力；
14.如果其余发电商不能满足供需平衡，则确定被测发电商为满足负荷平衡约束的关键发电商；
15.如果其余发电商能够满足供需平衡，则确定被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商。
16.进一步的，所述将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并以越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数，包括：
17.设断面具有线路集合，当判断测试断面的线路集合中的某一条线路是否为关键发电商时，通过扣除该条线路的发电商，其他线路能否满足约束条件来判断，若不能，则发生一次越限，对所有断面的线路集合中的每一条线路进行一次测试，累加发生越限的次数，设最终发生越限的次数为n；
18.以最小化越限数量作为目标函数：min{n}
19.其中，n为优化模型中所优化场景下所有电网输电线路后发生越限的线路总数，且n为整数。
20.进一步的，所述断面约束，为
[0021][0022]
其中，分别为断面s的潮流传输极限；g
s-i
为机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；g
s-j
为联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；g
s-k
为节点k对断面s的发电机输出功率转移分布因子；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；p
i，t
为机组i在时段t的中标电力；t
j，t
为联络线j在时段t的计划功率；d
k，i
为节点k在时段t的母线负荷值；
[0023]
机组出力约束为
[0024][0025][0026]
其中，nm为机组报价总段数，p
i,t,m
为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力，分别为机组i申报的第m个出力区间上、下界；
[0027]
爬坡约束为，
[0028][0029][0030]
其中，p
g,t
表示机组g在时段t的出力，p
g,t-1
表示机组g在时段t-1的出力，为机组g最大上爬坡速率，α
g,t
表示机组g在时段t的启停状态，α
g,t
＝0表示机组停机，α
g,t
＝1表示
机组开机，α
g,t-1
表示机组g在时段t-1的启停状态；为机组i在时段t的最小出力，为机组i在时段t的最大出力；为机组g最大下爬坡速率；
[0031]
负荷平衡约束，对于每个时段t，负荷平衡约束为：
[0032][0033]
其中，p
i,t
表示机组g在时段t的出力，t
j,t
表示联络线m在时段t的计划功率，nt为联络线总数，d
t
为时段t的系统负荷。
[0034]
进一步的，所述根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，包括：
[0035]
若目标函数值大于零，则所述被测发电商为确保网络约束不越限的关键发电商；
[0036]
若目标函数值小于零，则所述被测发电商不是确保网络约束不越限的关键发电商。
[0037]
进一步的，所述根据所述越限容量和判断市场力的严重程度，包括：
[0038]
所述越限融合越大时，认为被测发电商对电力市场运行影响越严重，具备更大的市场力。
[0039]
进一步的，所述发电商包括发电机组、电厂或发电集团。
[0040]
本技术实施例提供一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试装置，包括：
[0041]
第一判断模块，用于判断被测发电商是否为满足负荷平衡约束的关键发电商；
[0042]
构建模块，用于当所述被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商时，则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以网络约束越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数；其中，所述约束条件包括断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束；
[0043]
第一计算模块，用于基于所述目标函数及对应的负荷平衡约束及爬坡约束构建优化模型，以所有发电商的出力为决策变量计算所述优化模型的目标函数值；
[0044]
第二计算模块，用于根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，当确定为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算越限线路的越限容量和；
[0045]
第二判断模块，用于根据所述越限容量和判断市场力的严重程度。
[0046]
本技术实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述任一项基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法的步骤。
[0047]
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
[0048]
本发明提供一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置，通过本技术提供的技术方案不会漏判关键发电商(比如实际上是关键发电商但是由于不考虑网络约束而被误判为非关键发电商)，并能通过全局最值优化来确保所筛选出来的关键发电商一定是在某种情形下必然成立的，从而避免关键发电商被错误甄别出来；其次，本技术为市场运营商提供了不同程度的约束条件，市场运营商可以通过测试结果了解被测发电商的关键程度，以及在哪个环节更为关键，便于市场运营商有针对性的制定政策，强化对市场力的监
控；最后，如果测试出多个确保网络约束不越限的关键发电商，可以通过越限面数量和越限容量对比市场力的严重程度。
附图说明
[0049]
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。
[0050]
图1为本发明基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法的步骤示意图；
[0051]
图2为本发明基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法的流程示意图；
[0052]
图3为本发明基于最小越限断面优化的关键发电商测试装置的结构示意图。
具体实施方式
[0053]
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。
[0054]
目前存在的市场力识别方法如hhi指数、top-m指数、rsi指数、dsi指数、lmi指标、ilmi指标等等，是分别从供需角度、市场集中度、网络约束或价格弹性的角度识别的。其中关键发电商测试方法(使用psi指数)是扣除被测发电商，判断剩余发电商能否满足市场需求的角度进行识别，这种方法虽然能够在一定程度上识别出满足供需约束条件的发电商，但约束条件较为宽松，可能会出现被测发电商在供需平衡约束下不具有市场力，但实际上对缓解断面阻塞及潮流十分关键，属于关键发电商的情况。
[0055]
下面结合附图介绍本技术实施例中提供的一个具体的基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置。
[0056]
如图1所示，本技术实施例中提供的基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法，包括：
[0057]
s101，判断被测发电商是否为满足负荷平衡约束的关键发电商；
[0058]
可以理解的是，发电商包括发电机组、电厂或发电集团，还可以包括其他可以发电的组织，例如发电公司等，本技术在此不做限定。
[0059]
具体的，发电商包括多个，选择其中一个作为被测的发电商，即被测发电商。计算不考虑被测发电商gi的其余所有发电商的发电能力(若发电商是新能源机组，认为机组的最大出力预测为其发电能力)，如果其余发电商不能满足供需平衡，定义此被测发电商gi为满足负荷平衡约束的关键发电商。如果其余发电商能满足供需平衡，执行步骤s102。
[0060]
s102，当所述被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商时，则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数；其中，所述约束条件包括断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束；
[0061]
具体的，本技术中设断面ti(i＝1,2,...,n)具有的线路集合为li。当测试断面ti
的线路集合li中的某一条线路是否为关键发电商时，通过扣除该条线路的发电商，其他线路能否满足断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束的方法来判断。若不能，则记发生一次越限，对所有断面的线路集合中的每一条线路进行一次如上测试，累加发生越限的次数。设最终发生越限的次数为n，以最小化越限数量作为目标函数：
[0062]
min{n}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0063]
其中，n为优化模型中所优化场景下所有电网输电线路后发生越限的线路总数，且n必为整数。
[0064]
其中，所述断面约束，为
[0065][0066]
其中，分别为断面s的潮流传输极限；g
s-i
为机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；g
s-j
为联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；g
s-k
为节点k对断面s的发电机输出功率转移分布因子；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；p
i，t
为机组i在时段t的中标电力；t
j，t
为联络线j在时段t的计划功率；d
k，t
为节点k在时段t的母线负荷值；
[0067]
机组出力约束为
[0068][0069][0070]
其中，nm为机组报价总段数，p
i,t,m
为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力，分别为机组i申报的第m个出力区间上、下界；
[0071]
爬坡约束为，
[0072][0073][0074]
其中，p
g,t
表示机组g在时段t的出力，p
g,t-1
表示机组g在时段t-1的出力，为机组g最大上爬坡速率，α
g,t
表示机组g在时段t的启停状态，α
g,t
＝0表示机组停机，α
g,t
＝1表示机组开机，α
g,t-1
表示机组g在时段t-1的启停状态；为机组i在时段t的最小出力，为机组i在时段t的最大出力；为机组g最大下爬坡速率；
[0075]
负荷平衡约束，对于每个时段t，负荷平衡约束为：
[0076]
[0077]
其中，p
i,t
表示机组g在时段t的出力，t
j,t
表示联络线m在时段t的计划功率，nt为联络线总数，d
t
为时段t的系统负荷。
[0078]
s103，基于所述目标函数及对应的约束条件构建优化模型，以所有发电商的出力为决策变量计算所述优化模型的目标函数值；
[0079]
可以理解的是，以所有发电商的出力安排为决策变量计算优化模型的目标函数值，例如开发商为发电机组时，则以发电机组的出力安排为决策变量计算优化模型的目标函数值。
[0080]
s104，根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，当确定为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算越限线路的越限容量和；
[0081]
一些实施例中，所述根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，包括：
[0082]
若目标函数值大于零，则所述被测发电商为确保网络约束不越限的关键发电商；
[0083]
若目标函数值小于零，则所述被测发电商不是确保网络约束不越限的关键发电商。
[0084]
具体的，在约束条件下，计算目标函数最小值n；
[0085]
若n》0，则该被测发电商gi为确保网络约束不越限的关键发电商，对缓解断面阻塞及潮流上具有不可替代的作用。继续执行步骤s105。
[0086]
若n《0，则被测发电商gi不属于确保网络约束不越限的关键发电商。
[0087]
s105，根据所述越限容量和判断市场力的严重程度。
[0088]
一些实施例中，所述根据所述越限容量和判断市场力的严重程度，包括：
[0089]
所述越限融合越大时，认为被测发电商对电力市场运行影响越严重，具备更大的市场力。
[0090]
具体的，针对测试机组gi，可计算其在实施上述关键发电商测试时的每一条越限线路的越限容量δp，即超出潮流传输极限或的量，最后将所有输电线路的越限容量求和为∑δp。对比不同被测发电商的越限线路数量n和越限容量和∑δp，用以判断市场力严重程度，如果n越大或者∑δp越大，则说明缺少被测发电商gi对电力市场运行影响越严重，即也具备更大的市场力。
[0091]
本技术提供的基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法的工作原理为，如图2所示，发电商包括多个，选择其中一个作为被测的发电商，即被测发电商。计算不考虑被测发电商的其余所有发电商的发电能力，判断剩余发电商是否满足负荷平衡需求，如果无法满足，则确认被测发电商为满足负荷平衡约束的关键供应商，如果剩余发电商能够满足负荷平衡需求，则被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商，则则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以越限数量最小化为目标构建出力组合的目标函数，根据该目标函数和相应的约束条件构建优化模型，以所有发电商的出力安排为决策变量计算该优化模型的目标函数值，若目标函数值大于零，则被测发电商为确保网络约束不越限的关键发电商；若目标函数值小于零，则被测发电商不是确保网络约束不越限的关键发电商，当被测发电商为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算其在实施上述关键发电商测试时的每一条越限线路的越限容量，即超出潮流传输极限或的量，最后将所有输电线路的越限容量求和。对比不同被测发电商的越限线路数量n和越限容量和，
用以判断市场力严重程度，如果目标函数值越大或者越限容量求和越大，则说明缺少被测发电商对电力市场运行影响越严重，即也具备更大的市场力。
[0092]
本技术从被测发电商在物理线路传输上具有不可替代性的角度，即对缓解线路断面阻塞和潮流的不可替代性上优化了关键发电商测试方法，将已有的关键发电商测试可能的结果进一步细分为三种：满足负荷平衡约束条件的关键发电商、确保网络约束不越限的关键发电商和不是关键发电商。并最终可以计算出越限容量衡量市场力严重程度。
[0093]
本技术提供的技术方案，不仅弥补了现有方法的不足并具有更多的优点：首先本技术提供的方法不会漏判关键发电商(比如实际上是关键发电商但是由于不考虑网络约束而被误判为非关键发电商)，并能通过全局最值优化来确保所筛选出来的关键发电商一定是在某种情形下必然成立的，从而避免关键发电商被错误甄别出来；其次该优化方法为市场运营商提供了不同程度的约束条件，市场运营商可以通过测试结果了解被测发电商的关键程度，以及在哪个环节更为关键，便于市场运营商有针对性的制定政策，强化对市场力的监控；最后，如果测试出多个确保网络约束不越限的关键发电商，可以通过越限面数量和越限容量对比市场力的严重程度。
[0094]
一些实施例中，如图3所示，本技术提供一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试装置，包括：
[0095]
第一判断模块301，用于判断被测发电商是否为满足负荷平衡约束的关键发电商；
[0096]
构建模块302，用于当所述被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商时，则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以网络约束越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数；其中，所述约束条件包括断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束；
[0097]
第一计算模块303，用于基于所述目标函数及对应的负荷平衡约束及爬坡约束构建优化模型，以所有发电商的出力为决策变量计算所述优化模型的目标函数值；
[0098]
第二计算模块304，用于根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，当确定为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算越限线路的越限容量和；
[0099]
第二判断模块305，用于根据所述越限容量和判断市场力的严重程度。
[0100]
本技术提供的基于最小越限断面优化的关键发电商测试装置的工作原理为，第一判断模块301判断被测发电商是否为满足负荷平衡约束的关键发电商；构建模块302当所述被测发电商不是满足负荷平衡约束的关键供应商时，则将除所述被测发电商之外的其他发电机组建立出力组合，并基于约束条件以网络约束越限数量最小化为目标构建所述出力组合的目标函数；其中，所述约束条件包括断面约束、机组出力约束、爬坡约束及负荷平衡约束；第一计算模块303基于所述目标函数及对应的负荷平衡约束及爬坡约束构建优化模型，以所有发电商的出力为决策变量计算所述优化模型的目标函数值；第二计算模块304根据所述目标函数值判断是否为确保网络约束不越限的关键发电商，当确定为确保网络约束不越限的关键发电商时，计算越限线路的越限容量和；第二判断模块305根据所述越限容量和判断市场力的严重程度。
[0101]
综上所述，本发明提供一种基于最小越限断面优化的关键发电商测试方法及装置，本技术从被测发电商在物理线路传输上具有不可替代性的角度，即对缓解线路断面阻塞和潮流的不可替代性上优化了关键发电商测试方法，将已有的关键发电商测试可能的结
果进一步细分为三种：满足负荷平衡约束条件的关键发电商、确保网络约束不越限的关键发电商和不是关键发电商。并最终可以计算出越限容量衡量市场力严重程度。
[0102]
本技术提供的技术方案通过新增模型优化判断来弥补了现有方法的不足并具有更多的优点：首先本技术提供的方法不会漏判关键发电商(比如实际上是关键发电商但是由于不考虑网络约束而被误判为非关键发电商)，并能通过全局最值优化来确保所筛选出来的关键发电商一定是在某种情形下必然成立的，从而避免关键发电商被错误甄别出来；其次，该方法为市场运营商提供了不同程度的约束条件，市场运营商可以通过测试结果了解被测试发电商的关键程度，以及在哪个环节更为关键，便于市场运营商有针对性的制定政策，强化对市场力的监控；最后，如果测试出多个确保网络约束不越限的关键发电商，可以通过越限面数量和越限容量对比市场力的严重程度。
[0103]
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。
[0104]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0105]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
[0106]
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。
[0107]
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。
[0108]
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。