可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清方法与流程

本发明属于电力市场，具体涉及一种可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清方法。

背景技术：

1、新能源接入比例不断提高，其波动性和不确定性严重影响电力系统的可靠运行，因此电网需在运行过程中预留一定的爬坡能力。电网爬坡能力是指5～15min时间尺度内电网应对净负荷波动和不确定性等对系统产生持续扰动的能力。电力市场背景下，电网爬坡能力不再局限于电网的安全可靠问题，还涉及到用户侧参与提供爬坡能力的经济性问题，非市场化的爬坡能力获取将导致其在实际执行、补偿费用等方面存在争议。

2、可中断负荷是缓解发电机组爬坡的有效手段，其通过适时与终端用户达成协议来暂时减少系统用电需求的形式来支持电力系统的爬坡需求。为了量化可中断负荷对电力系统爬坡所做的贡献，在对传统发电机组和可中断负荷进行补偿时，需要综合考虑其爬坡性能指标以及可中断负荷对传统发电机组的替代效果，进而降低系统所需的爬坡容量。电网公司通过定向邀约或组织竞价等方式与可中断负荷达成爬坡需求响应，而在爬坡需求响应市场初期，广泛存在相应规模偏小、响应意愿低、经济补偿机制不健全等问题，从而造成了日内实时爬坡出清数量与日前市场调度计划的偏差，进而提高了爬坡产品的调用量、增加了发电成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清方法，以解决现有技术中可中断负荷参与提供爬坡能力的经济性问题。

2、为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清方法，包括：

3、获取电网的申报信息和运行边界条件；

4、基于所述申报信息、运行边界条件以及预获取的日前市场协议，构建可中断负荷参与爬坡的补偿模型，并基于所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型的输出结果构建可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型；所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型用于确定日前爬坡容量期望值，所述可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型用于确定实时爬坡调用容量；

5、将所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型作为上层模型，将所述可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型作为下层模型，构建可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清模型；

6、求解所述双层优化出清模型，输出市场出清结果。

7、进一步的，所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型，包括：以日前通过协议签订的爬坡容量成本最小为目标的第一目标函数及相应的第一约束条件；

8、所述第一目标函数为

9、

10、其中，t为调度时段；t为调度时段个数；i为可中断负荷编号；n为可中断负荷调用个数；j为常规机组编号；m为常规机组总台数；为t时段机组j爬坡辅助服务容量成本期望值；为t时段可中断负荷i参与爬坡容量成本期望值；m为参与爬坡的可中断负荷总数；为t时段可中断负荷i参与向上爬坡的容量收益；为可中断负荷i参与向下爬坡的容量收益；

11、所述第一约束条件包括：

12、系统功率平衡约束，

13、

14、线路传输约束，

15、

16、

17、系统爬坡容量约束，

18、

19、

20、其中，为t时段机组j机组的发电功率；为t时段系统签订可中断负荷i参与爬坡容量；为线路的传输容量；为线路的最大传输容量；bij为节点导纳矩阵元素的虚部；为节点i的电压相角；分别为t时段机组j上、下爬坡辅助服务容量；为t时段可中断负荷i参与向上爬坡的容量；为t时段可中断负荷i参与向下爬坡的容量；为系统的向上爬坡容量需求；为系统的向下爬坡容量需求；

21、机组功率约束，

22、

23、

24、爬坡约束，

25、

26、

27、机组爬坡容量约束，

28、

29、

30、其中，为机组j的最大发电功率；为机组j的最小发电功率；uramp，j为机组j的最大上爬坡速率；dramp，j为机组j的最大下爬坡速率；rp为机组的上爬坡容量限值；rd为机组的下爬坡容量限值；

31、可中断负荷爬坡容量约束，

32、

33、

34、其中，分别为t时段可中断负荷i申报的上、下爬坡容量。

35、进一步的，所述可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型，包括：优化日内实时系统爬坡调用成本为目标的第二目标函数和相应的第二约束条件，

36、所述第二目标函数为

37、

38、其中，分别为爬坡产品的日前、日内实时出清价格；分别为爬坡产品的日前、实时出清数量；ωj，m为可中断负荷j在场景m下的阶梯激励系数；ρclr，m为场景m的出清价格；pdr，j，m为可中断负荷j在场景m下的实际响应爬坡容量；

39、所述第二约束条件包括：

40、出清量和出清价格约束，

41、

42、

43、

44、其中，pb，j，m为可中断负荷j在场景m下的中标响应爬坡容量；pclr，m为在场景m下的爬坡需求响应容量；n为可中断负荷用户数；ρmax为用户顶格限价，用于对单位激励成本进行归一化；

45、爬坡需求响应达标机会约束，

46、

47、其中，pr(·)为概率函数；ptar，m为日前预测在场景m下的爬坡需求缺额；λ为概率。

48、进一步的，所述双层优化出清模型包括：以发电成本最小化为目标的第三目标函数；

49、所述第三目标函数为

50、

51、其中，

52、其中，n为机组的总台数；t为所考虑的总时段数；ci，t为机组i在时段t的出力成本；分别为机组i的空载成本、启动成本和关停成本；xi，t为表征机组i在时段t开关状态的二元变量；ui，t为表征机组i在时段t是否启动的二元变量；υi，t为表征机组i在时段t是否停机的二元变量；ai、bi、ci均为机组i的运行系数。

53、进一步的，所述构建可中断负荷参与爬坡的补偿模型，包括：

54、确定机组爬坡辅助服务容量成本期望值及可中断负荷参与爬坡容量成本期望值；

55、确定可中断负荷参与传统机组的上/下爬坡的容量收益；

56、根据所述机组爬坡辅助服务容量成本期望值、可中断负荷参与爬坡容量成本期望值以及可中断负荷参与传统机组的上/下爬坡的容量收益构建可中断负荷参与爬坡的补偿模型。

57、进一步的，采用以下方式确定可中断负荷参与传统机组的上/下爬坡的容量收益，

58、

59、

60、其中，为t时段可中断负荷i参与向上爬坡的容量收益；为可中断负荷i参与向下爬坡的容量收益；为t时段可中断负荷i参与向上爬坡的容量；为t时段可中断负荷i参与向下爬坡的容量；为t时段爬坡辅助服务市场的向上爬坡容量出清价格；为t时段爬坡辅助服务市场的向下爬坡容量出清价格；ai为可中断负荷i的爬坡性能指标；δsei为可中断负荷i的替代指标，传统机组的替代指标均为1。

61、进一步的，采用以下方式确定机组爬坡辅助服务容量成本期望值及可中断负荷参与爬坡容量成本期望值，

62、

63、

64、其中，uup、udn分别为机组上、下爬坡容量成本；uil为可中断负荷参与爬坡容量成本；分别为t时段机组j上、下爬坡辅助服务容量；为t时段系统签订可中断负荷i参与爬坡容量；分别为t时段机组j配置上、下爬坡辅助服务容量的期望值；为t时段系统签订可中断负荷i参与爬坡容量的期望值。

65、进一步的，所述可中断负荷的阶梯激励系数为

66、

67、其中，fω(pdr，j，pb，j)为可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励机制函数；pdr，j为可中断负荷j实际响应爬坡容量；pb，j为可中断负荷j中标响应爬坡容量；δ0和δk分别为达标比例和封顶比例，其中k为封顶阶梯数；yi为第i段阶梯区间的爬坡需求响应激励系数；δi-1和δi分别为第i段阶梯区间左、右边界；yk为封顶爬坡需求响应激励系数。

68、进一步的，所述申报信息包括：发电机组申报机组启停费用、发用电曲线；参与爬坡辅助服务市场的发电机组申报爬坡辅助服务量价及意愿时段；用电侧申报用电需求及价格曲线、可中断负荷意愿时段。

69、本技术实施例提供一种可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清装置，包括：

70、获取模块，用于获取电网的申报信息和运行边界条件；

71、第一构建模块，用于基于所述申报信息、运行边界条件以及预获取的日前市场协议，构建可中断负荷参与爬坡的补偿模型以及可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型；所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型用于确定日前爬坡容量期望值，所述可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型用于确定实时爬坡调用容量；

72、第二构建模块，用于将所述可中断负荷参与爬坡的补偿模型作为上层模型，将所述可中断负荷阶梯式爬坡需求响应激励模型作为下层模型，构建可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清模型；

73、出清模块，用于求解所述双层优化出清模型，输出市场出清结果。

74、本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：

75、本发明提供一种可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的双层优化出清方法，本发明中上层优化模型在计及可中断负荷对传统发电机组的爬坡容量补偿效果后，实现了可中断负荷参与爬坡辅助服务市场的合理化配置，进而降低了系统爬坡的容量成本；下层优化模型在提出核算爬坡需求响应补贴的阶梯式激励机制后，降低了日内实时爬坡出清数量与日前市场调度计划的偏差，进而降低了系统爬坡的调用成本。双层优化出清模型通过上层约束下层，实现可中断负荷与传统发电机组两者之间的爬坡配置容量与调用容量的最优化，有效降低系统发电成本，确保系统能够更加稳定地应对爬坡过程中的发电波动和负荷变化。