基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，包括步骤：1)基于电网公司利润最大化并考虑高成本机组市场中标量，设置机组中标量乘数，建立上层优化模型；2)基于上层优化模型，以市场化购电成本最小为目标，建立下层优化模型，并利用KKT条件进行转化，采用SOS1对互补条件进行松弛；3)利用MPEC规划，将上、下层优化模型转化为单层模型进行求解；4)电网公司根据优化结果制定发电计划放开方案。本发明专利技术将发电计划放开方案和电力市场出清结合起来，通过双层优化的方法使得放开方案既能满足电网公司自身利润最大化的同时还能兼顾高成本机组的市场生存问题，利用电力网络的阻塞特点，有效缓解方案制定困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法
本专利技术涉及电力市场和电力系统的
，尤其是指一种基于多目标和MPEC(MathematicalProgrammingwithEquilibriumConstraints)规划制定发电计划放开方案的方法。
技术介绍
目前，增加电力市场交易量的方式主要是提高发用电计划的放开程度。对于电网公司来说，发用电计划的放开程度提高意味着更多的发用电计划电量成为电力市场交易标的，在总消费电量一定的情况下，这将导致电网通过电量统购统销获得的利润越来越少。目前电网公司根据政府明确的发电计划放开总量制定当年详细的发电计划放开方案，方案中需要明确各机组的市场电量和计划电量。制定方案的过程中，电网公司需要考虑高成本机组的市场生存问题。在上述的背景下，电网公司在完成发电计划放开目标的同时还要兼顾自身和高成本机组的利益最大化，因此制定发电计划放开方案非常困难。本专利技术提供一种基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，有效缓解方案制定困难的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，突破传统方案制定方法无法同时兼顾电网公司自身利润和高成本机组市场生存的问题，将发电计划放开方案和电力市场出清结合起来，让电网公司在实现放开目标的同时考虑高成本机组的市场出清量，通过双层优化的方法使得放开方案既能满足电网公司自身利润最大化的同时还能兼顾高成本机组的市场生存问题，从而实现电网公司多方面的目标，进一步实现发电计划的方案制定，缓解方案制定困难的问题。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，该方法以电网公司购销价差费用最大化作为第一优化目标，高成本机组市场中标量最大化作为第二优化目标，通过将两个目标进行相加，进而得到最终的优化目标，并建立相应的优化模型，在确保电网公司收益同时，也实现高成本机组的市场中标量，并且，将市场出清问题转化为MPEC规划：以市场化购电成本最小，利用KKT条件将市场出清问题转为一系列约束；通过对建立的模型进行数学求解，即可获得满足电力系统约束和电力市场约束的优化解，进而制定发电计划放开方案；其包括以下步骤：1)基于电网公司利润最大化并考虑高成本机组市场中标量，设置机组中标量乘数，建立上层优化模型；2)基于上层优化模型，以市场化购电成本最小为目标，建立下层优化模型，并利用KKT条件进行转化，采用SOS1对互补条件进行松弛；3)利用MPEC规划，将上、下层优化模型转化为单层模型进行求解；4)电网公司根据优化结果制定发电计划放开方案。在步骤1)中，所述电网公司利润是指电网公司通过统购统销获取的购销费用之差；所述高成本机组市场中标量是指机组出清量，能够通过市场出清程序获得；所述机组中标量乘数是指电网公司在制定放开方案的决策过程中设置的系数，反映作为决策主体的电网公司对于各机组市场出清量的重视程度。所述步骤1)包括以下步骤：1.1)设置机组中标量乘数对于低成本且不受电网公司重视的机组，该乘数设置为0；对于高成本机组且电网公司重视其中标量，该乘数能够根据重视程度设置为不同的正实数；各机组中标量乘数构成矩阵β：β＝[β1,β2,…,βi]其中，脚标i表示第i个机组的序号，βi是第i个机组的中标量乘数；1.2)建立电网公司利润模型此处，电网公司统购统销利润采用以下公式计算：其中，是机组i的最大发电量；是机组i的发电计划放开量，即机组i的市场电量；是机组i的购销价差，等于用户侧目录电价减去发电上网电价；I是机组的总数；1.3)建立上层优化模型优化目标：其中，是机组i在电力市场中的中标量，作为下层优化模型传递给上层优化模型的参数；约束条件：其中，是发电计划的总放开量，由政府部门制定。所述步骤2)包括以下步骤：2.1)建立下层优化模型优化目标：约束条件:-Plmax≤Pl≤Plmax其中，I是机组的总数；是机组中标电量，作为下层决策变量；LΣ是总负荷量；αi是机组i的发电成本；是机组i的发电计划放开量，即机组i的市场电量；是机组i的最大发电量；Pl是线路l的潮流，Plmax是线路l的最大传输能力；2.2)利用KKT条件转化上述下层优化模型将下层优化模型转化为如下所示的一系列等式约束条件和不等式约束条件：约束条件：0≤μL⊥(-Plmax-Pl)≤0其中，Pic代表机组i的市场中标量；忽略机组和线路标号，是下层对偶变量；α代表机组发电成本；λ代表等式约束的拉格朗日乘子；代表中标电量不等式约束的拉格朗日乘子；代表线路潮流不等式约束的拉格朗日乘子；利用SOS1进行互补条件松弛，其中，SOS1是指第一类特殊有序集。在步骤3)中，利用MPEC规划，将上、下层优化模型转化为单层模型进行求解：优化目标：约束条件：-Plmax≤Pl≤Plmax0≤μL⊥(-Plmax-Pl)≤0其中，I是机组的总数；是机组中标电量，作为下层决策变量；LΣ是总负荷量；βi是第i个机组的中标量乘数；是机组i的发电计划放开量，即机组i的市场电量；是机组i的最大发电量；Pl是线路l的潮流，Plmax是线路l的最大传输能力；Pic代表机组i的市场中标量；忽略机组和线路标号，是下层对偶变量；α代表机组发电成本；λ代表等式约束的拉格朗日乘子；代表中标电量不等式约束的拉格朗日乘子；代表线路潮流不等式约束的拉格朗日乘子。在步骤4)中，通过求解单层优化模型，根据求解结果中优化变量的取值，即是发电计划放开方案中，机组i发电计划的放开量，能够直接得到各机组保留的计划电量，剩余电量为市场电量，基于各机组分配的计划电量和市场电量，最终形成一个发电计划放开方案。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术首次实现了通过多目标和MPEC规划方法来制定发电计划放开方案，突破传统方案制定方法缺乏数学模型支撑的缺点。2、本专利技术首次实现了方案制定过程中兼顾多方面的利益协调，更利于方案落地执行。3、本专利技术充分考虑了市场和计划的衔接，非常适合电力市场化改革的现实情况。4、本专利技术解决了电力市场化改革过程中发电计划放开相关的实际问题，在电力市场建设过程中有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术方法逻辑流程示意图。图2为实施例中发电厂1、2关联图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所示，本实施例提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，其特征在于，该方法以电网公司购销价差费用最大化作为第一优化目标，高成本机组市场中标量最大化作为第二优化目标，通过将两个目标进行相加，进而得到最终的优化目标，并建立相应的优化模型，在确保电网公司收益同时，也实现高成本机组的市场中标量，并且，将市场出清问题转化为MPEC规划：以市场化购电成本最小，利用KKT条件将市场出清问题转为一系列约束；通过对建立的模型进行数学求解，即可获得满足电力系统约束和电力市场约束的优化解，进而制定发电计划放开方案；其包括以下步骤：/n1)基于电网公司利润最大化并考虑高成本机组市场中标量，设置机组中标量乘数，建立上层优化模型；/n2)基于上层优化模型，以市场化购电成本最小为目标，建立下层优化模型，并利用KKT条件进行转化，采用SOS1对互补条件进行松弛；/n3)利用MPEC规划，将上、下层优化模型转化为单层模型进行求解；/n4)电网公司根据优化结果制定发电计划放开方案。/n

【技术特征摘要】
1.基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，其特征在于，该方法以电网公司购销价差费用最大化作为第一优化目标，高成本机组市场中标量最大化作为第二优化目标，通过将两个目标进行相加，进而得到最终的优化目标，并建立相应的优化模型，在确保电网公司收益同时，也实现高成本机组的市场中标量，并且，将市场出清问题转化为MPEC规划：以市场化购电成本最小，利用KKT条件将市场出清问题转为一系列约束；通过对建立的模型进行数学求解，即可获得满足电力系统约束和电力市场约束的优化解，进而制定发电计划放开方案；其包括以下步骤：
1)基于电网公司利润最大化并考虑高成本机组市场中标量，设置机组中标量乘数，建立上层优化模型；
2)基于上层优化模型，以市场化购电成本最小为目标，建立下层优化模型，并利用KKT条件进行转化，采用SOS1对互补条件进行松弛；
3)利用MPEC规划，将上、下层优化模型转化为单层模型进行求解；
4)电网公司根据优化结果制定发电计划放开方案。


2.根据权利要求1所述的一种基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述电网公司利润是指电网公司通过统购统销获取的购销费用之差；所述高成本机组市场中标量是指机组出清量，能够通过市场出清程序获得；所述机组中标量乘数是指电网公司在制定放开方案的决策过程中设置的系数，反映作为决策主体的电网公司对于各机组市场出清量的重视程度。


3.根据权利要求1或2所述的基于多目标和MPEC规划制定发电计划放开方案的方法，其特征在于，所述步骤1)包括以下步骤：
1.1)设置机组中标量乘数
对于低成本且不受电网公司重视的机组，该乘数设置为0；对于高成本机组且电网公司重视其中标量，该乘数能够根据重视程度设置为不同的正实数；各机组中标量乘数构成矩阵β：
β＝[β1,β2,…,βi]
其中，脚标i表示第i个机组的序号，βi是第i个机组的中标量乘数；
1.2)建立电网公司利润模型
此处，电网公司统购统销利润采用以下公式计算：



其中，是机组i的最大发电量；是机组i的发电计划放开量，即机组i的市场电量；是机组i的购销价差，等于用户侧目录电价减去发电上网电价；I是机组的总数；
1.3)建立上层优化模型
优化目标：



其中，是机组i在电力市场中的中标量，作为下层优化模型传递给上层优化模型的参数；
约束条件：






其中，是发电计划的总放开量，由政府部门制定。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱继松，荆朝霞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44