一种考虑新能源品质分级的备用容量量化及出清方法与流程

本发明涉及电力交易，尤其涉及一种考虑新能源品质分级的备用容量量化及出清方法。

背景技术：

1、传统的电力系统在设计和运行时主要面向常规能源，而现代电力系统必须适应新能源的出力特性，尤其是其波动性和不确定性，这些新特性对电力系统的稳定性、安全性和经济性都带来了重大影响。

2、新能源的高度波动性和不确定性要求系统有足够的备用容量来应对可能的供需不平衡，而传统的备用容量确定方法，如根据最大负荷或最大机组容量来设定，已经不再适用，这是因为这些方法没有考虑到新能源的特性，特别是其与负荷之间的相关性和波动性。

3、此外，随着电力市场的逐步成熟，备用容量的需求量化和市场出清方式也需要进行相应的调整，传统的全额出清方式可能会导致部分低品质的新能源被过多地调用，从而增加系统的备用成本。

4、因此，如何考虑新能源的品质，合理确定备用容量，并有效地进行市场出清，已经成为当前电力系统研究的热点和难点。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种考虑新能源品质分级的备用容量量化及出清方法。

2、一种考虑新能源品质分级的备用容量量化及出清方法，包括以下步骤：

3、s1：利用数理统计方法，分析新能源的出力波动性；

4、s2：基于核密度法估算新能源出力的可信区间；

5、s3：根据置信度下的可信出力及风险出力范围，将新能源电量进行品质分级；

6、s4：根据新能源的品质分级，计算出不同出力水平下所需备用容量；

7、s5：结合新能源的备用容量需求与其在电能量市场的电能价值，采用联合出清方式，确保电力系统的稳定运行。

8、进一步的，所述s1中分析新能源的出力波动性具体包括：

9、s11：收集新能源，在不同时间尺度下的出力数据；

10、s12：依据数理统计方法，分析新能源的波动水平，对其波动偏差进行函数拟合，进而确定不同概率水平下新能源出力波动区间，具体的，新能源出力波动性将通过预测误差序列的形式表述，具体公式表示为：k＝[k1,k2…kt…k96]。

11、进一步的，所述s1中分析新能源的出力波动性具体包括：

12、s11：收集新能源，在不同时间尺度下的出力数据；

13、s12：依据数理统计方法，分析新能源的波动水平，对其波动偏差进行函数拟合，进而确定不同概率水平下新能源出力波动区间，具体的，新能源出力波动性将通过预测误差序列的形式表述，具体公式表示为：k＝[k1,k2…kt…k96]。

14、进一步的，所述s2基于核密度法估算新能源出力的可信区间包括：

15、s21：依据s1步骤中计算得到的新能源历史预测偏差的序列样本k1,k2……kn，预测偏差的概率密度函数为f(m)，则在误差点x处的核密度估计可通过以下公式确定：

16、

17、其中，s为建模样本容量，h为窗宽，m(u)为核函数；

18、s22：在s21基础上，得到新能源的出力区间：

19、

20、

21、其中，ε是给定的置信度，由不同时间尺度下对新能源的预测出力准确度决定，σt,min,σt,max为该置信度下的波动下限与波动上限；

22、s23：基于置信度下的波动下限与波动上限，即得到置信度为1-ε的可信出力区间：

23、

24、其中，p(t)为新能源机组t时段的可信出力区间，为新能源机组t时段的预测出力。

25、进一步的，所述s3将新能源电量进行品质分级具体包括：

26、s31：根据s2步骤中确定的新能源的可信出力上下限，来定义出力波动范围内的区间，该区间分别为确定性出力区间、低风险出力区间和高风险出力区间；具体的，

27、对于在确定性电量区间的新能源电量，将其划分为高品质电量，无需额外备用服务需求，该确定性电量区间范围表示为：

28、对于在低风险电量区间的新能源电量，将其划分为中品质电量，该区间的电量存在出力风险，需要备用服务以保证系统稳定，该低风险电量区间范围表示为：

29、

30、对于在高风险电量区间的新能源电量，将其划分为低品质电量，该区间的电量出力风险大，需配备较多的备用服务，以应对大幅度出力波动，该高风险电量区间范围表示为：

31、

32、进一步的，所述s4计算出不同出力水平下所需备用容量的公式如下：

33、

34、csa(t,σ)＝psa(t,σ)*msa(t)，

35、其中，psa(t,σ)为置信度σ下当前新能源出力所需的备用服务需求量，为新能源中标电量，csa(t,σ)为当前新能源出力下需求量下的备用成本，msa(t)为备用服务的报价，为单调递增的分段函数；

36、根据上述公式计算可知备用成本随新能源出力的不断增加，表现为二次函数的上涨形式，因此，从经济角度出发，舍弃低品种电量区间内，新能源备用成本高于新能源发电价值的部分电。

37、进一步的，所述s5采用联合出清方式具体包括：

38、s51：依据s4步骤计算方法，通过备用与电能联合出清的方式，安排高比例新能源接入下的备用计划，备用与电能量市场的耦合关系为，当新能源所需备用成本高于其在电能量市场所提供的电能价值时，则舍弃该部分低品质电量，以保障市场整体出清结果最优；

39、s52：模型决策变量为备用计划安排，该模型的目标函数为所需成本最小，具体表示为：

40、minc＝cf(u,pf,t)+cw(pw,t)+csp(psp,t,'σ)，

41、式中cf、cw、cs分别表示火电发电成本、新能源发电成本及功率和t时段风电出力功率。

42、进一步的，所述s52中新能源发电成本具体由电能量及备用成本构成，其中新能源的电能成本基于新能源的分段申报曲线计算，备用成本基于新能源电量品质进行计算，基于计算公式表示为：

43、cw(pw,t)＝cd(pw)+csp(r+,r-)，

44、

45、

46、其中，cd,cr分别为新能源的电能量成本与备用成本，mw为新能源的出力报价，与分别为新能源上行/下行备用的单位成本。

47、进一步的，所述火电出力成本主要为火电出力成本及机组启停成本构成，计算公式如下：

48、

49、

50、其中，cg为机组总成本，t为优化时段数量，ng为火电机组台数，cy为机组燃料成本，p(i,t)为机组i在t时段的出力，其服从关于功率p(i,t)的二次函数分布，ai，bi，ci，di为机组i的成本系数，x(i,t)为机组i在t时段的启停状态参数，cst为机组启停成本。

51、进一步的，系统负荷平衡约束，需要满足系统功率实时平衡：

52、

53、其中，ptg、ptw，为时段t常规机组g和新能源机组w的出力；dt为时段t系统总负荷；ng和nw分别为联合出清中火电机组和新能源机组的数量；

54、对于常规机组，考虑的约束有机组出力上下限约束、备用容量上下限约束、爬坡速率约束、最小启停机时间约束等，其具体约束的公式如下所示：

55、

56、

57、

58、

59、

60、

61、其中，pt.g为火电机组g在t时段出力，ut,g为机组启停状态参数，停机为0，启动状态为1，pg,min和pg,max分别为火电机组g的最小、最大出力，pg,down和pg,up为机组的上/下爬坡约束，和分别为火电机组g的上行备用与下行备用，δt为两相邻时段的时间间隔。

62、本发明的有益效果：

63、本发明，通过引入了新能源的品质分级概念，并与备用容量需求和市场出清方式进行了有效结合，通过此方法，可以更加精准地预测和应对新能源的出力波动，确保电力系统在高比例新能源接入下的稳定运行，同时还可以显著降低系统的备用成本。

64、本发明，通过合理的电量品质分级和备用容量量化，可以有效地避免低品质新能源的过多调用，从而减少不必要的备用成本，同时，采取弃电处理的方式，进一步确保了市场出清结果的最优性，有助于促进电力市场的健康和可持续发展。