中长期市场和现货市场衔接方法、装置、设备和存储介质

摘要

本发明涉及一种中长期市场和现货市场衔接方法、装置、设备和存储介质，包括：基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解；基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核；基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算。本发明的有益效果为：通过曲线分解，可以根据各类型机组的历史曲线将中长期合同电量和基数电量进行分解，使中长期市场和现货市场的价格机制进行了有效的衔接避免了现货市场出清价格不一致，导致发电侧及用电侧面临现货市场节点价格差的风险；同时保障电网的安全稳定运行。

说明书

技术领域

本发明属于电力市场建设技术领域，具体涉及一种中长期市场和现货市场衔接方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

电力现货市场建设在我国是一项全新的系统工程，市场设计、开发和运行均没有现成的经验可循。中长期市场与现货市场的有效衔接，是市场安全、经济、高效运行的重要组成部分。

因此如何实现电力中长期市场和现货市场的有效衔接已经成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的电力中长期市场和现货市场无法有效衔接的问题，本发明提供了一种中长期市场和现货市场衔接方法、装置、设备和存储介质，其具有有效衔接电力中长期市场和现货市场，保证市场安全、经济、高效运行等特点。

根据本发明的具体实施方式的一种中长期市场和现货市场衔接方法，包括：

基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解；

基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核；

基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算。

进一步地，所述基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解包括：

对基数电量及中长期合同电量按年、月、周、日和小时进行曲线分解，并至少根据各类型机组的历史发电曲线和历史负荷曲线进行分解。

进一步地，所述对基数电量及中长期合同电量按年、月、周、日和小时进行曲线分解具体包括：

基于历史统筹负荷数据确定年份月电量比例、各类型日相对比例和日分时电量曲线，其中所述日分时电量曲线包括：峰平谷曲线、全天平均曲线和高峰时段曲线；

基于以上曲线构成年度、月度和周三类分解曲线，并基于市场主体需求对三类分解曲线进行组合生成满足自身需求的曲线。

进一步地，所述基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算包括：

以社会福利最大化为目标，并基于安全约束机组组合和安全约束经济调度模型进行优化计算得到现货市场出清结果。

进一步地，所述安全约束包括：系统约束、机组约束和网络约束；其中

所述系统约束包括：系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束和系统旋转备用约束；

所述机组约束包括：机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停机时间约束和机组最大启停次数约束；

所述网络约束包括：线路潮流约束和断面潮流约束。

进一步地，所述现货市场出清形成每15分钟的节点电价，每小时内4个 15分钟的节点电价的算术平均值作为该节点每小时的平均节点电价。

进一步地，所述基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核包括：

基于月度电量分解将各电厂的月度发电量分摊为每天的机组发电量；

基于经济调度模型对各电厂的日机组发电量进行运行模拟，以校核各电厂的发电量目标是否能满足网络约束要求；

若在某个典型日中各电厂的日分解电量经典型日运行模拟均有可行解，能够编制为满足网络安全约束的发电计划曲线时，则表明该典型日的日分解电量校核通过。

根据本发明具体实施方式提供的一种中长期市场和现货市场衔接装置，包括：

曲线分解模块，用于基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解；

安全校核模块，用于基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核；以及

结算统一模块，用于基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算。

根据本发明具体实施方式提供的一种设备，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于调用并执行所述存储器中所述计算机程序，以执行以上所述的中长期市场和现货市场衔接方法。

根据本发明具体实施方式提供的一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的中长期市场和现货市场衔接方法中的各个步骤。

本发明的有益效果为：通过对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解，并且可以根据各类型机组的历史曲线将中长期合同电量和基数电量进行分解，使中长期市场和现货市场的价格机制进行了有效的衔接；通过以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算，避免了现货市场中由于发电侧、用户侧的结算点的现货市场出清价格不一致，导致发电侧及用电侧面临现货市场节点价格差的风险；同时在现货市场中考虑电网安全运行的各项安全约束以保障电网的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例提供的中长期市场和现货市场衔接方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例提供的中长期市场和现货市场衔接装置的原理图；

图3是根据一示例性实施例提供的设备的原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1所示，本发明的实施例提供了一种中长期市场和现货市场衔接方法，具体包括以下步骤：

101、基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解；

102、基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核；

103、基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算。

具体的，中长期市场是以多年、年、月等日以上为交易组织周期，以电能量、辅助服务、容量、输电权、需求侧响应等为交易标的开展的市场化交易。现阶段，中长期市场的交易标的为电能量，交易形成的中长期市场合约为差价合约，依据日前现货市场价格进行差价结算。通过采取差价合约和电力曲线分解的市场模式，与全电量优化按小时出清结算的现货市场有效衔接。为最大限度的满足市场主体的集中交易需求，同时避免交易窗口过多造成交易量分散，集中竞争交易设计一套常用分解曲线，在现货市场开展后，不同时段的电量可视为非同质同价的商品，之前签订中长期合同不能有效覆盖现货市场中不同时段的电价成本，这就导致在开展现货市场试运行工作后这两种价格机制难以衔接，为保障目前中长期市场与未来现货市场间的有效衔接，可对基数电量及中长期合同电量的分解方式进行曲线分解，并且可以根据各类型机组的历史发电曲线、历史负荷曲线等将中长期合同电量、基数电量进行分解，从而实现了价格机制的统一；

同时发用电双方的中长期电量的结算点需统一，以避免在现货市场中，由于发电侧、用户侧的结算点的现货市场出清价格的不一致，导致发电侧及用电侧面临现货市场节点价格差的风险，使得中长期电量的最终结算价格并不是购售双方在合同中规定的电价。通过发用电双方都采用用户侧结算点，相当于发电侧获得售电至用户侧结算点的权利，用户侧获得从用户侧结算点购电的权利，从而保证出清价格的一致性。

再有需要优先发电计划电量、中长期交易市场化电量进行分解及安全校核以保证其可行性，在现货市场中考虑电网安全运行的各项安全约束以保障电网的安全稳定运行：在中长期市场，基于电网的不同运行方式进行优先发用电计划的安排；按一定原则(如：先到先得、等比例调整、价格优先)和一定周期内对中长期交易市场化电量进行安全校核。在现货市场，为保障系统安全运行，需在市场出清阶段考虑系统安全约束，若出清模型中尚未考虑的约束，需在现货出清后再进行安全校核。从而实现最优的电量的分配。

作为上述实施例可行的实现方式，基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解包括：

对基数电量及中长期合同电量按年、月、周、日和小时进行曲线分解，并至少根据各类型机组的历史发电曲线和历史负荷曲线进行分解。

具体的，根据历史统调负荷数据确定年分月电量比例(Y)、各类型日(分为工作日、周六、周日、节假日4类)相对比例(M)和日分时电量曲线。其中，日分时电量曲线有峰平谷曲线D1、全天平均曲线D2、高峰时段曲线D3共3类。因此，年度、月度、周集中竞争交易各有3类常用分解曲线:

1)年度集中竞争交易:Y+M+D1、Y+M+D2、Y+M+D3；

2)月度集中竞争交易:M+D1、M+D2、M+D3；

3)周集中竞争交易:M+D1、M+D2、M+D3；

市场主体可基于上述常用曲线，自由组合成自己需要的曲线形状，且常用曲线既可以正向叠加，也可以反向相减。例如，基荷较高的工业用户多买D2，峰荷较高的商业用户买D1+D3，晚上用电的用户可买D2－D3等。

基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算包括：

以社会福利最大化为目标，并基于安全约束机组组合和安全约束经济调度模型进行优化计算得到现货市场出清结果。

现货交易主要指在日前市场和实时市场所开展的交易，日前电能量市场交易组织方式为了最大程度地优化市场资源配置，日前电能量市场采用全电量申报、集中优化出清的方式开展。考虑用户侧决策能力的问题，日前市场初期采用用户侧只报量不报价的模式，后期采用用户侧报量报价的模式。以社会福利最大化为目标，采用安全约束机组组合(SCUC)和安全约束经济调度(SCED)算法进行集中优化，出清得到运行日的机组开机组合、分时发电出力曲线以及分时节点电价，在日内滚动计划阶段，电力调度机构基于日前电能量市场封存的发电机组申报信息，根据超短期负荷预测等电网运行边界条件，基于安全约束机组组合(SCUC)、安全约束经济调度(SCED)，对日内机组启停状态进行优化决策，作为实时电能量市场出清的边界条件。

实时电能量市场以发电成本最小化为优化目标，采用安全约束经济调度 (SCED)算法进行集中优化计算，出清得到各发电机组需要实际执行的发电计划和实时节点电价。

并在综合考虑统调负荷预测、母线负荷预测、外送受电曲线、非市场化机组出力曲线、发电机组检修计划、输变电设备检修计划、发电机组运行约束条件、电网安全运行约束条件等因素，以社会福利最大化为优化目标，建立安全约束机组组合(SCUC)、安全约束经济调度(SCED)模型并进行优化计算，得到现货市场出清结果。社会福利最大化等效为总发电成本最小，包括发电机组启动成本、空载成本和运行成本。约束条件考虑系统约束、机组约束、网络约束3 类。系统约束包括系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束；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；网络约束包括线路潮流约束和断面潮流约束。

现货市场采取节点电价的定价方式。节点电价指在满足各类设备和资源的运行特性和约束条件的情况下，在某一节点增加单位负荷需求时的边际成本。节点电价能够反映电能在不同时刻、不同地理位置的价值，体现电力生产和电网传输的稀缺程度，为电力资源的优化配置提供价格激励信号。

现货市场出清形成每15min的节点电价，每小时内4个15min的节点电价的算术平均值，计为该节点每小时的平均节点电价。市场化发电机组以所在物理节点的节点电价作为现货电能量市场结算价格。用户以全市场统一结算点电价(发电侧节点加权平均综合电价)作为现货电能量市场结算价格。

基于上述交易机制，在本发明的另一具体实施例中日前市场交易流程具体包括：

201、运行边界条件的准备：电力调度确定在竞价日12:00前确定运行日机组运行和电网运行的相关边界条件；

202、事前发布信息：市场运营在竞价日12:00前通过交易系统向相关市场成员发布运行日边界条件信息；

203、日前信息申报：竞价日13:00前，发电机组申报期运行日报价信息，批发用户申报电力需求量(后期申报电力需求曲线)；

204、日前市场出清：在竞价日13:00至17:30之间，进行市场力行为测试，并采取市场力缓解措施，电力调度计算日前市场交易出清结果；

205、交易结果发布：在竞价日17:30之前，公布日前市场的出清结果。

实时市场交易流程具体包括：

301、边界条件准备：电力调度确定在系统实际运行前确定运行日机组运行和电网运行的相关边界条件；

302、实时市场出清：电力调度机构以15min为周期，采用安全约束经济调度程序，滚动优化出清；

303、交易结果发布：电力调度将每15min的调度计划下发至发电机组，市场出清价格每小时发布一次临时结果，次日发布正式结果。

在本发明的一些具体实施例中，基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核包括：

基于月度电量分解将各电厂的月度发电量分摊为每天的机组发电量；

基于经济调度模型对各电厂的日机组发电量进行运行模拟，以校核各电厂的发电量目标是否能满足网络约束要求；

若在某个典型日中各电厂的日分解电量经典型日运行模拟均有可行解，能够编制为满足网络安全约束的发电计划曲线时，则表明该典型日的日分解电量校核通过。

具体的，采用月度电量分解+典型日运行模拟的两阶段发电厂交易电量校核方法，两阶段发电厂交易电量校核方法，是将月度720个运行点考虑检修计划的机组组合模型拆分为月度电量分解和典型日运行模型。

其中月度电量分解是在机组组合模型的基础上，考虑输变电设备的检修计划，将各电厂的电量计划分摊到日。各电厂的月度发电量在该分解过程作为输入的给定信息，通过月度电量分解，将其分摊为每天的机组发电量，作为典型日运行模拟的数据基础。

典型日运行模拟则是根据分摊所得到的各电厂电量，通过经济调度模型对各电厂的日发电量进行运行模拟，通过考虑各时段的网络约束、负荷曲线，编制其可能的发电计划曲线，以校核各电厂的发电量目标是否能满足网络约束要求。所谓典型日，是在全月30天中根据负荷相似性、设备检修安排等因素选取出具备代表性的特征日。通过对典型日的分析得到全局性结论，以降低计算量，提高效率。当在某个典型日中各电厂的日分解电量经典型日运行模拟均有可行解，能够编制为满足网络安全约束的发电计划曲线时，则表明该典型日的日分解电量校核通过。当所有典型日均校核通过时，则表明该月度交易电量满足网络安全约束要求，通过调度校核。

下面将具体说明调度校核的过程：

(1)构建月度电量分解模型与算法：

1)优化目标

优化目标为各电厂的月度电量分解偏差尽可能小，该目标可表示如下：

式中：γ

2)约束条件

考虑的约束项主要包括：

1.发电机组日电量限制约束

式中：W

2.发电厂电量计划平衡约束

式中：W

3.电量平衡约束

式中：D

4.电厂各机组电量相同

该约束为生产运行过程中的实用化约束，避免因电厂同一单元内发电机组发电量偏差过大，影响生产控制。上述约束可表示为：

式中：N(j)为发电厂j的机组台数；

3)求解算法

上述月度电量分解模型为含0-1状态变量的线性规划问题，可以通过CPLEX 等商用软件包直接求解。

(2)典型日运行模拟模型与算法

1)优化目标

优化目标为各电厂的日电量偏差尽可能小，该目标可表示如下：

式中：γ

2)约束条件

1.发电机组出力上下限

式中：P

2.发电机组爬坡约束

式中：

3.发电机组单日电量计划约束

式中：T

4.电力平衡约束

式中：d

5.网络传输约束

|X

式中：X

需要特别说明的，上述约束不仅针对电网正常方式下的静态断面控制要求，还通过典型日选择，将检修方式下的控制要求囊括其中。

2)求解算法

上述模型为线性规划问题，可以通过内点法等多种方法求解得到，也可以直接调用CPLEX等商用软件包进行求解。

(3)基于二层规划的联合求解方法

1)二层规划

二层规划的典型数学模型可表示为：

第一式为上层优化问题，F(g)、Q(g)、R(g)分别为上层优化问题的优化目标、不等式约束、等式约束；第二式为下层优化问题，f(g)、q(g)、r(g)分别为下层优化问题的优化目标、不等式约束、等式约束。

二层规划问题中下层优化模型主要用于给出上层优化模型关键参数的限定条件，通过上、下两层优化模型的反复迭代，实现对问题的求解，主要用于解决复杂的决策问题。

2)模型求解

可基于二层规划模型来解决所提出的月度市场中发电厂交易电量校核问题。

将月度电量分解模型作为上层规划问题，将典型日运行模型作为下层规划问题。并将电厂的典型日机组电量上下限

在典型日运行模拟环节的某个典型日中，当考虑网络约束某个电厂的日分解电量超过其最大可发电量时，则该典型日运行模拟中对应约束项的松弛变量不为0，可以据此对各典型日机组电量的上下限进行修正，公式为：

式中：

上层问题根据下层问题反馈提供的典型日机组上、下限

输出条件判定公式如下：

式中：

在给定优化次数范围内，如果迭代收敛，则该交易电量通过调度校核；否则，视为不满足校核要求，进一步可根据迭代结果，分析各电厂交易电量的偏差情况，统计出某一电厂的交易电量上限。

参照图2所示，基于同样的设计思路本发明的实施例还提供了一种中长期市场和现货市场衔接装置，包括：

曲线分解模块，用于基于预设时间间隔和各类型发电机组的历史曲线对基数电量和中长期合同电量进行曲线分解；

安全校核模块，用于基于电网的不同运行方式进行优先发用电，并基于预设规则和周期对中长期交易市场化电量进行安全校核；以及

结算统一模块，用于基于安全约束对现货市场出清阶段进行约束，并以用户侧为结算点进行现货市场的出清结算。

中长期市场和现货市场衔接装置的具体实现方式可参照，本发明上述实施例所提供的中长期市场和现货市场衔接方法的具体实现方式，本发明在此不再赘述。

参照图3所示为与本发明上述实施例所述提供的中长期市场和现货市场衔接装置相适配使用，本发明的实施例还提供了一种设备，包括：处理器，以及与处理器连接的存储器；

存储器用于存储计算机程序；

处理器用于调用并执行存储器中计算机程序，以执行以上所述的中长期市场和现货市场衔接方法。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的中长期市场和现货市场衔接方法中的各个步骤。

本发明上述实施例所提供的中长期市场和现货市场衔接方法、装置、设备和存储介质，实现了中长期市场和现货市场的价格机制的无缝衔接，其具有有效衔接电力中长期市场和现货市场，保证市场安全、经济、高效运行等特点。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。