一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法技术

一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，首先，制定打捆外送交易的基本策略；然后建立省间风、光新能源与火电的月度打捆交易优化模型，以送端地区发电成本最小为目标函数，计及弃风、弃光成本，考虑电力平衡、火电机组爬坡约束、最小连续开停机时间约束、容量约束、新能源实际出力约束、弃风弃光约束和打捆比例约束等，优化求解得到最优新能源与火电打捆配置比例；基于最优打捆比例，对新能源与火电的交易电量利用电量配比法进行分解，采用新能源与火电上网成交价格的加权方法，得到打捆交易成交价格和落地交易价格，从而保证了受端落地价格最低。本发明专利技术方法可以统筹考虑风和光的资源互补特性、受端电网用电需要和价格承受能力，保障各发电主体利益同时，促进大规模新能源电力外送及消纳。

A new energy and thermal power bundling transaction pricing method considering the complementary characteristics of resources

【技术实现步骤摘要】
一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法
本专利技术属于新能源电力交易
，尤其涉及一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法。
技术介绍
随着我国新能源装机容量不断攀升，新能源的送出及消纳已成为目前困扰我国新能源健康稳定发展的主要问题，西北地区新能源“窝电”现象频现。区别于国外新能源分散的输送方式，中国高度集中的大规模新能源与火电打捆联合外送被认为是消纳风、光新能源的理想途径，西北地区已经将新能源与常规能源打捆特高压通道的建设纳入电力规划，构建跨区跨省能源输送通道以提高新能源的利用效率。大规模新能源与常规能源打捆外送通过区域电力市场模式，可以充分发挥区域电网互联优势，挖掘省间火风光互补潜力，因此创新电能交易机制，制定新能源与常规能源间打捆交易价格机制，对促进新能源大范围优化配置、缓解我国电力资源不平衡矛盾、促进新能源消纳具有科学理论指导的重要意义。新能源与常规能源联合打捆外送体系主要由参与能源外送的风电场、光伏电站、丰水期时的水电站、火电机组以及输电通道构成，由于火电机组在能源外送体系中承担着调峰电源的角色，其出力需根据新能源出力的波动性变化做出调整，因此火电机组承担电力平衡的责任。现有的新能源与常规能源打捆外送系统研究中，新能源与火电配置比例通常根据实际工程经验，一般取值1:2，尚未有对打捆比例的科学理论计算依据。近年来，很多学者围绕新能源外送的技术层面进行了广泛研究，主要包括对新能源与火电打捆外送的协调调度、输电线路外送容量的经济评估、新能源外送特高压专用通道落点选择以及外送的等效可信容量等方面，但对于影响系统的单位煤耗、系统经济性、弃风弃光的经济成本等因素未进行深入讨论。在现实中，送端区域电网的各个省份均直接与受端省份或地区进行长期合约交易，然而关于新能源与火电外送的利益分配和交易定价方法的研究较少，目前送受端的交易电价根据经验双边协商获得，难以充分发挥市场化交易发现价值的作用，无法保证外送利益的公平性合理性。因此，有必要提出一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，在考虑各类能源出力特性下优化机组组合和经济调度，科学测定打捆比例，合理配置外送电价水平，对挖掘风光火多种能源互补互济潜力，发挥区域电网整体平衡作用，科学统筹区域内省内省间资源，保障各发电主体利益，平稳跨区跨省交易，提高大规模新能源电力外送能力和消纳水平等方面具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，该方法既可以科学优化新能源与火电打捆比例，改善现实跨省跨区交易中缺乏科学理论依据的情况，又可以优化打捆交易价格，保障发电主体利益的同时，使得受端落地价格最低，提高新能源跨省跨区消纳能力，具有较强的通用性和工程实用性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：1)制定新能源与火电打捆外送交易的基本策略：风、光新能源与火电打捆外送中，当新能源与火电的总发电功率超出外送输电容量时，由于新能源存在运行特性，考虑新能源出力增加送出时，火电机组须降出力运行，若新能源发电出力超出总输电功率，则以弃电的方式使得总的外送功率控制在输电功率之内；当新能源出力降低时，需增加火电出力，来弥补直流外送功率与新能源降低功率的差值，最大需达到火电出力的最大值；基于上述交易运行策略，各市场成员和主体参与新能源与火电打捆外送交易。2)设定交易天数D和日交易时段T，选定电力系统运行的典型特征季节，输入电力系统的信息，包括区域总负荷预测曲线风电和光伏出力的预测曲线和外送联络线计划曲线3)根据步骤1)的打捆外送交易运行策略和步骤2)的输入电力系统的信息，建立省间风、光新能源和火电打捆的月度打捆交易优化模型并求解该模型，采用CPLEX等优化求解器求解上述混合整数线性规划模型，得到区域电网的新能源总发电量和火电总发电量，然后利用光伏总发电量风电总发电量和火电发电量得到新能源和火电打捆比例，公式如下：式中，NPV—光伏电站的个数；NW—风电机组的个数；NTH—火电机组的个数；—风电机组i在d天t时刻的实际出力；—光伏电站i在d天t时刻的实际出力；—火电机组i在d天t时刻的实际出力；其中，省间风、光新能源和火电打捆的月度打捆交易优化模型以送端地区发电费用最小为目标函数，包括火电发电成本和弃风弃光成本，模型的约束包括电力平衡约束、火电爬坡约束、机组连续开停机时间约束、最小技术出力约束、新能源实际出力约束、弃风弃光约束和风光火打捆比例约束；4)根据步骤3)中优化得到的新能源和火电打捆比例η以及新能源上网成交价格ρRE与火电上网成交价格ρTH，由下式得到送端地区的打捆交易综合价格：ρf＝ρRE*η+ρTH*(1-η)5)根据步骤4)得到的送端地区的打捆交易综合价格ρf，以及电力资源跨区跨省直流通道的输电价格ρω，由下式得到直流通道打捆外送的受端地区落地价格：ρt＝ρf+ρω所述的步骤1)中，新能源与火电打捆交易的市场成员包括市场主体和电力交易机构、电力调度机构。市场主体包括风电、光伏新能源发电企业，火电发电企业以及电网企业。所述的步骤1)中，新能源与火电打捆交易为省间打捆交易，即当互联的区域电网有清洁能源外送需求时，综合考虑送端区域内的省间联络线输电通道，相关省份新能源发电特性，相关省份火电发电企业发电计划，根据集中竞价或双边协商的电能交易价格，将新能源与火电按照一定比例进行打捆开展跨区交易，兼顾外送交易稳定性和外送交易价格合理性。所述的步骤2)中，打捆交易时间尺度为一个月，电力系统运行的典型特征季节为春、夏、秋、冬季节的某一个月，设置交易天数D为31天，日交易时段T为24小时。所述的步骤2)中省间风、光新能源和火电打捆的月度打捆交易优化模型，月度打捆交易优化模型的建立以送端地区发电费用最小为目标函数，包括火电发电成本和弃风弃光成本，模型的约束包括电力平衡约束、火电爬坡约束、火电机组连续开停机时间约束、最小技术出力约束、新能源实际出力约束、弃风弃光约束和风光火打捆比例约束；2.1)目标函数为其中，zi,t,d为火电机组i在d天t时刻的的开机状态，数值1为开机，数值0为停机；Si为火电机组的开机启停成本；Ci为火电机组i的发电成本；为风电机组在d天t时刻的的弃风量；为光伏电站在d天t时刻的的弃光量；cPV为弃光成本；cW为弃风成本；2.2)电力平衡约束的形式为其中，为d天t时刻的预测负荷预测曲线；为d天t时刻的计划外送电力；2.3)火电爬坡约束的形式为其中，和分别为火电机组i的上、下爬坡速率；ΘTH为西北火电机组集合；PiTH表示火电机组的有功最小出力，表示火电机组的有功最大出力；zi,t,d为火电机组i在d天t时刻的的开机状态，数值1为开机，数值0为停机；2.4)火电机组连续开停机时间约束的形式为其中，TU和TD为机组的最小连续开机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)制定新能源与火电打捆外送交易的基本策略：风、光新能源与火电打捆外送中，当新能源与火电的总发电功率超出外送输电容量时，由于新能源存在运行特性，考虑新能源出力增加送出时，火电机组须降出力运行，若新能源发电出力超出外送总输电功率，则以弃电的方式使得总的外送功率控制在输电功率之内；当新能源出力降低时，需增加火电出力，来弥补直流外送功率与新能源降低功率的差值，最大需达到火电出力的最大值；基于上述打捆外送交易运行策略，各市场成员和主体参与新能源与火电打捆外送交易；/n2)设定交易天数D和日交易时段T，选定电力系统运行的典型特征季节，输入电力系统的信息，包括区域总负荷预测曲线

【技术特征摘要】
1.一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制定新能源与火电打捆外送交易的基本策略：风、光新能源与火电打捆外送中，当新能源与火电的总发电功率超出外送输电容量时，由于新能源存在运行特性，考虑新能源出力增加送出时，火电机组须降出力运行，若新能源发电出力超出外送总输电功率，则以弃电的方式使得总的外送功率控制在输电功率之内；当新能源出力降低时，需增加火电出力，来弥补直流外送功率与新能源降低功率的差值，最大需达到火电出力的最大值；基于上述打捆外送交易运行策略，各市场成员和主体参与新能源与火电打捆外送交易；
2)设定交易天数D和日交易时段T，选定电力系统运行的典型特征季节，输入电力系统的信息，包括区域总负荷预测曲线风电和光伏出力的预测曲线和外送联络线计划曲线
3)根据步骤1)的打捆外送交易运行策略和步骤2)的输入电力系统的信息，建立省间风、光新能源和火电打捆的月度打捆交易优化模型并求解该模型，得到区域电网的新能源总发电量和火电总发电量，然后利用光伏总发电量风电总发电量和火电发电量得到新能源和火电打捆比例，公式如下：



式中，NPV—光伏电站的个数；
NW—风电机组的个数；
NTH—火电机组的个数；

—风电机组i在d天t时刻的实际出力；

—光伏电站i在d天t时刻的实际出力；

—火电机组i在d天t时刻的实际出力；
其中，省间风、光新能源和火电打捆的月度打捆交易优化模型以送端地区发电费用最小为目标函数，包括火电发电成本和弃风弃光成本，模型的约束包括电力平衡约束、火电爬坡约束、机组连续开停机时间约束、最小技术出力约束、新能源实际出力约束、弃风弃光约束和风光火打捆比例约束；
4)根据步骤3)中优化得到的新能源和火电打捆比例η以及新能源上网成交价格ρRE与火电上网成交价格ρTH，由下式得到送端地区的打捆交易综合价格：
ρf＝ρRE*η+ρTH*(1-η)
5)根据步骤4)得到的送端地区的打捆交易综合价格ρf，以及电力资源跨区跨省直流通道的输电价格ρω，由下式得到直流通道打捆外送的受端地区落地价格：
ρt＝ρf+ρω。


2.根据权利要求1所述的一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，其特征在于：所述的步骤1)中，新能源与火电打捆交易的市场成员包括市场主体和电力交易机构、电力调度机构。市场主体包括风电、光伏新能源发电企业，火电发电企业以及电网企业。


3.根据权利要求1所述的一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，其特征在于：所述的步骤1)中，新能源与火电打捆交易为省间打捆交易，即当互联的区域电网有清洁能源外送需求时，综合考虑送端区域内的省间联络线输电通道，相关省份新能源发电特性，相关省份火电发电企业发电计划，根据集中竞价或双边协商的电能交易价格，将新能源与火电按照一定比例进行打捆开展跨区交易，兼顾外送交易稳定性和外送交易价格合理性。


4.根据权利要求1所述的一种考虑资源互补特性的新能源与火电打捆交易定价方法，其特征在于：所述的步骤2)中，打捆交易时间尺度为一个月，电力系统运行的典型特征季节为春、夏、秋、冬季节的某一个月，设置交易天数D为31天，日交易时段T为24小时。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，刘诗雨，别朝红，任彦哲，贺元康，荣玉，刘瑞丰，陈天恩，何方波，李娟，李晓君，
申请(专利权)人：西安交通大学，国家电网公司西北分部，
类型：发明
国别省市：陕西;61