一种电力现货市场运行方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种电力现货市场运行方法、系统、设备及存储介质，涉及电力系统运行和控制领域。目前电力现货市场运行不能保证系统的平稳过渡和稳定运行；本发明专利技术包括步骤：建立含燃气联合循环机组参与的电力现货市场申报模型、建立含燃气联合循环机组的日前和实时市场出清模型，基于出清模型确定含燃机发电单元的日前市场机组组合及日前和实时市场出力计划。本发明专利技术将联合机组按照单机形式建模，解决机组建模方式中的依赖关系；将燃机报价纳入目标函数，套机内燃机和汽机出力比例纳入约束条件，解决了燃气联合循环机组套机运行方式多变的问题；保证套机参与市场的同时，实现系统的平稳过渡和稳定运行，提高电力系统运行安全性。提高电力系统运行安全性。提高电力系统运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力现货市场运行方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统运行和控制领域，尤其涉及一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]当前，电力市场改革的全面展开，目前现货市场系统中建立的机组与D5000系统中SCADA及状态估计中物理模型机组一一对应，市场申报、市场出清及市场发布都是以单机为最小单元。然而，传统模式下，联合循环机组按照套机的方式进行控制，联合循环机组中的燃机和汽机启停和出力均存在依赖关系，现有的市场规则无法处理单机组建模方式中的依赖关系。与此同时，联合循环机组套机运行方式多变，存在二拖一、二拖二等多种运行方式，若采用联合循环机组运行方式转移来建模，规则、模型及优化算法十分复杂；而目前已有的简化算法是将套机的每一种运行方式视为独立的事件，无法做到不同模式间的状态转换，也无法得到最优的出清结果。在此背景下如何设计一种考虑燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行模型，最小化出清模型变动，保证系统的平稳过渡和稳定运行，成为影响电力系统运行安全、电力用户经济效益的重要挑战。
[0003]传统模式下，联合循环机组的AGC控制单元为全厂一个控制单元，即按照套机的方式进行控制。然而，电力现货市场环境下，市场出清及市场发布都是以单机为最小单元。传统模式与现货环境下对联合循环机组控制方式的偏差，限制了其参与现货市场的可行性。具体体现为以下几个方面：一是以单机为最小单元的现货市场系统数据无法与以套机方式进行控制的AGC系统数据进行直接对接，中间需要通过数据转化。二是，联合循环机组中的燃机和汽机启停和出力均存在依赖关系，传统的市场规则无法处理单机组建模方式中的依赖关系；三是，套机运行方式多变，最多可出现七种运行模式，若采用联合循环机组运行方式转移来建模，即针对不同运行模式分别进行申报和出清，规则、模型及优化算法十分复杂；而目前已有的简化算法是将套机的每一种运行方式视为独立的事件，即在每次优化计算时只能选定一种模式，具有排他性，无法做到不同模式间的状态转换，也无法得到最优的出清结果。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供电力现货市场运行方法、系统、设备及存储介质，以保证系统的平稳过渡和稳定运行目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
[0005]一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，包括以下步骤：
[0006]1)基于燃气联合循环分轴机组在申报环节中存在的不同运行模式下不同成本切换的问题，建立含燃气联合循环机组参与的电力现货市场申报模型，得到燃气联合循环机组在电能市场和调频市场的申报方式，实现分轴燃机与同轴燃机同台竞价；
[0007]2)获取系统运行参数信息及电力现货市场申报模型中的市场主体申报参数信息；
[0008]3)根据步骤1)的电力现货市场申报模型及步骤2)获得的参数信息，建立含燃气联合循环机组的日前和实时市场出清模型，以基于出清模型确定含燃机发电单元的日前市场机组组合及日前和实时市场出力计划；其中，电力市场出清模型的目标函数基于步骤1)中的申报方式确定，约束条件包括同时将联合循环燃机和汽机作为决策变量的系统约束、考虑联合循环燃机和汽机出力比例关系的机组约束和网络约束，以及机组运行费用建模；电力市场出清模型将联合循环机组按照单机形式建模，机组约束包括套机约束，通过套机约束解决机组建模方式中的依赖关系；并将燃机报价纳入目标函数，套机内燃机和汽机出力比例纳入约束条件，以解决燃气联合循环机组套机运行方式多变的问题；
[0009]4)根据预置的约束条件对含燃气联合循环机组的电力市场出清模型进行求解，获得含燃机发电单元的日前市场机组组合、出力计划以及实时市场出力计划，其中实时市场出力计划叠加调频指令后通过AGC下发给燃机执行，汽机按照固定比例跟随燃机出力；
[0010]5)根据日前市场出力计划、实时市场计量数据及预置的电力市场结算模型进行计算，获得套机参与日前市场的收益、实时市场的收益以及调频市场的收益，输出并展示输出出力计划及收益数据，以用于市场主体评估决策。
[0011]作为优选技术手段：在步骤1)中包括：
[0012]101)电能市场中，燃气联合循环分轴机组通过燃机发电单元报价决定启停和出力，汽机发电单元不参与报价，汽机按照固定比例跟随燃机出力，并将汽机边际成本折算至燃机的报价中；设定分轴燃机的燃机市场申报价格，其价格上限基于同轴燃机机组确定，以确保联合循环分轴燃机与同轴燃机能够同台竞价；
[0013]102)调频市场中，仅燃机发电单元申报调频里程价格、调频容量价格和调频容量，汽机发电单元不参与申报。
[0014]作为优选技术手段：在步骤3)中，目标函数为购电成本的最小化；机组约束包括机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束、机组最大启停次数约束、机组电量约束、套机约束；网络约束包括线路潮流约束、断面潮流约束；机组运行费用建模包括设定机组出力表达式、机组运行费用表达式、机组启动费用表达式。
[0015]作为优选技术手段：SCUC目标函数为：
[0016][0017]SCED目标函数为：
[0018][0019]其中：
[0020]N表示机组的总台数；
[0021]T表示所考虑的总时段数，假设一天考虑96时段，则T为96；
[0022]P
i,t
表示机组i在t时段的出力；
[0023]C
i,t
(P
i,t
)、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用和空载费用，其中机组运行费用C
i,t
(P
i,t
)是与机组申报的各段出力区间和对应能量价格有关的多段线性函数，套机仅燃机报价纳入目标函数。
[0024]M为用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子，SCUC中该值为1
×
108。
[0025]分别为线路l的正、反向潮流松弛变量；NL为线路总数；
[0026]分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；NS为断面总数。
[0027]作为优选技术手段：在步骤3)中，
[0028]A)系统约束
[0029]系统约束包括负荷平衡约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束以及系统旋转备用容量约束，系统平衡约束如下：
[0030]对于每个时段t，负荷平衡约束表达式为：
[0031][0032]其中，S
gas
表示燃机集合；S
steam
表示汽机集合；S
others
表示其他机组集合；表示燃机集合在时段t的总出力；表示汽机集合在时段t的总出力，即汽机出力作为决策变量纳入系统发用电平衡约束；表示所有其他机组在时段t的总出力，T
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率，N为联络线总数，D
t
为t时段的系统负荷，其中汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，其特征在于包括以下步骤：1)基于燃气联合循环分轴机组在申报环节中存在的不同运行模式下不同成本切换的问题，建立含燃气联合循环机组参与的电力现货市场申报模型，得到燃气联合循环机组在电能市场和调频市场的申报方式，实现分轴燃机与同轴燃机同台竞价；2)获取系统运行参数信息及电力现货市场申报模型中的市场主体申报参数信息；3)根据步骤1)的电力现货市场申报模型及步骤2)获得的参数信息，建立含燃气联合循环机组的日前和实时市场出清模型，以基于出清模型确定含燃机发电单元的日前市场机组组合及日前和实时市场出力计划；其中，市场出清模型的目标函数基于步骤1)中的申报方式确定，约束条件包括同时将联合循环燃机和汽机作为决策变量的系统约束、考虑联合循环燃机和汽机出力比例关系的机组约束和网络约束，以及机组运行费用建模；电力市场出清模型将联合循环机组按照单机形式建模，机组约束包括套机约束，通过套机约束解决机组建模方式中的依赖关系；并将燃机报价纳入目标函数，套机内燃机和汽机出力比例纳入约束条件，以解决燃气联合循环机组套机运行方式多变的问题；4)根据预置的约束条件对含燃气联合循环机组的市场出清模型进行求解，获得含燃机发电单元的日前市场机组组合、日前出力计划以及实时市场出力计划，其中实时市场出力计划叠加调频指令后，通过AGC下发给燃机执行，汽机按照固定比例跟随燃机出力；5)根据日前市场出力计划、实时市场计量数据及预置的电力市场结算模型进行计算，获得套机参与日前市场的收益、实时市场的收益以及调频市场的收益，输出并展示输出出力计划及收益数据，以用于市场主体评估决策。2.根据权利要求1所述的一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，其特征在于：在步骤1)中包括：101)电能市场中，燃气联合循环分轴机组通过燃机发电单元报价决定启停和出力，汽机发电单元不参与报价，汽机按照固定比例跟随燃机出力，并将汽机边际成本折算至燃机的报价中；设定分轴燃机的燃机市场申报价格，其价格上限基于同轴燃机机组确定，以确保分轴燃机与同轴燃机能够同台竞价；102)调频市场中，仅燃机发电单元申报调频里程价格、调频容量价格和调频容量，汽机发电单元不参与申报。3.根据权利要求2所述的一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，其特征在于：在步骤3)中，目标函数为购电成本的最小化；机组约束包括机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束、机组最大启停次数约束、机组电量约束、套机约束；网络约束包括线路潮流约束、断面潮流约束；机组运行费用建模包括设定机组出力表达式、机组运行费用表达式、机组启动费用表达式。4.根据权利要求1所述的一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，其特征在于：日前市场出清SCUC的目标函数为：
日前和实时市场出清SCED的目标函数为：其中：N表示机组的总台数；T表示所考虑的总时段数，假设一天考虑96时段，则T为96；P
i,t
表示机组i在t时段的出力；C
i,t
(P
i,t
)、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用和空载费用，其中机组运行费用C
i,t
(P
i,t
)是与机组申报的各段出力区间和对应能量价格有关的多段线性函数，套机仅燃机报价纳入目标函数；M为用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子，SCUC中该值为1
×
108；分别为线路l的正、反向潮流松弛变量；NL为线路总数；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；NS为断面总数。5.根据权利要求4所述的一种基于燃气联合循环机组参与的电力现货市场运行方法，其特征在于：在步骤3)中，A)系统约束系统约束包括负荷平衡约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束以及系统旋转备用容量约束，系统平衡约束如下：对于每个时段t，负荷平衡约束表达式为：其中，S
gas
表示燃机集合；S
steam
表示汽机集合；S
others
表示其他机组集合；表示燃机集合在时段t的总出力；表示汽机集合在时段t的总出力，即汽机出力作为决策变量纳入系统发用电平衡约束；表示所有其他机组在时段t的总出力，T
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率，N为联络线总数，D
t
为t时段的系统负荷；B)机组约束机组约束包括传统机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束、机组电量约束以及套机约束，其中套机约束具体如下：套机内燃机和汽机出力比例关系为：其中：S
Kit
表示套机集合；S
k
表示套机k内机组集合；S
gas
表示燃机集合；S
steam
表示汽机集
合；P
i,t
表示燃机i时段t的出力，决策变量；P
i,j,t
表示燃机i挂接的汽机j时段t的出力，决策变量；R
i,t
表示燃机i时段t的比例系数；R
i,j,t
表示燃机i挂接的汽机j时段t的比例系数；汽机机组出力进一步表示为：在套机建模时，提供燃机出力与所带对应汽机的出力比例，由燃机出力决定燃机所带汽机的出力；然后通过汽机出力的定义得到汽机的出力；由于汽机出力同样为决策变量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐琦雯，郭超，徐立中，林孙奔，赵一琰，唐律，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：