[發明專利]考慮消納責任權重的電力市場雙層優化模型

在審

• 申請號: 202110784700.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113506134A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 胡浩;王沖;李文杰;石研;李偉;秦小強;鄭濤;李吉平;王巳騰;張祿晞;楊鳳玖;郭寶財;孫博文;劉婉瑩;薩初日拉;胡博;鄭海濤;金麗;韓瑞迪;孫晨家;傅鵬;張杰;張政
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司供電服務監管與支持中心;東北電力大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q30/02
• 分類號: G06Q30/02;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種考慮消納責任權重的電力市場雙層優化模型，其特征在于：

S1、以最小化運行成本為目標建立如下模型

S2、考慮上層市場優化模型中的約束條件，列寫約束方程式；

S3、建立下層購電優化模型，在滿足負荷平衡、跨地區傳輸約束等電網安全約束等條件下，以最小化購電成本為目標建立如下模型

S4、在滿足負荷平衡、跨地區傳輸約束等電網安全約束等條件下，列寫下層購電優化模型約束條件；

S5、構建的雙層模型反應了消納責任權重機制下多市場的耦合及復雜性，首先體現在上層問題的電能量與綠證耦合，其次體現在地區內-地區間兩級市場的耦合，上下層之間通過傳遞決策變量能夠實現整體最優，實現雙層模型的求解需要對模型進行推導轉化；

上述步驟S2的詳細過程是：

S21、約束如式(2)保證每一時刻的發用電平衡，支撐發用電平衡的發電資源包括地區內火電等常規能源、地區內風電和地區外風電、光伏等可再生能源

S22、約束條件(3)保證了地區內常規能源發電商提供的備用服務達到電力系統旋轉備用的要求，備用量按負荷比例設置

S23、約束條件(4)保證了消納責任主體的可再生能源消納權重符合指標要求，權重完成方式包括消納地區內風電、地區外可再生能源電力、以及具有同等效力的綠證

S24、約束條件(5)保證了風電商各機組的出力在預測發電能力之內

S25、約束條件(7)保證了常規能源發電商各機組的出力在最大最小發電能力之內

S26、約束條件(8)保證了風電商各機組的出力滿足爬坡限制

S27、約束條件(9)保證了常規能源發電商各機組滿足爬坡限制

P_t^w為時段t內風電商發電機組w的出清電量、P_t^g為時段t內常規能源發電商發電機組g的出清電量、P_t^g,r為時段t內常規能源發電商發電機組g的出清備用容量、P_t^tr為通過市場出清得到的地區外可再生能源需求量、P^tgc為需要購買的綠證數量、λ_t^w為風電商各機組w在時段t的電能量報價、為常規能源發電商各機組g在時段t的電能量報價、為常規能源發電商各機組g在時段t的備用報價、為地區間可再生能源出清價格、λ^tgc為不隨時間變化的綠證價格、P_t^d為時段t的負荷需求、α為地區內市場的備用系數、β為地區內消納責任主體的消納責任權重、P_t^w,f為時段t內風電商各機組w的預測出力、分別為常規能源發電商各機組g的最小出力和最大出力、P^w,p為風電商各機組w的爬坡限制、P^g,p為常規能源發電商各機組g的爬坡限制；

上述步驟S4的詳細過程是：

S41、約束條件(10)保證了地區間可再生能源交易量在輸電線路損耗影響下與地區間可再生能源電力需求量達到平衡；

S42、約束條件(11)保證了地區間傳輸的可再生能源電力在地區間傳輸通道容量限制以內；

S43、約束條件(12)保證了地區外可再生能源出清電量在其跨區外送能力預測范圍內；

S44、約束條件(13)保證了等式約束對應的對偶變量與地區間交易的出清價格具有相同的意義；

式中，P_t^m為時段t地區外可再生能源發電商各機組m的出清電量；P_t^tr為地區間可再生能源電力的總需求量；分別為地區間傳輸通道的傳輸能力上下限；P_t^m,f為時段t內地區外可再生能源發電商各機組m的可參與外送交易的預測出力；λ_t^m為地區外可再生能源發電商各機組m在時段t的報價；λ^l為地區間交易通道輸電價格；ξ^l為地區間傳輸通道線路傳輸損耗；分別為地區間傳輸通道容量約束對應的對偶變量；為地區外可再生能源發電商各機組出清電量約束對應的對偶變量；η_t為地區間交易功率平衡約束對應的對偶變量，其意義為時段t地區間交易的出清價格；

上述步驟S5的詳細過程是：

S51、構建下層模型的拉格朗日函數；

S52、拉格朗日函數對變量求梯度，形成穩定性條件；

S53、寫出互補松弛條件；

S54、非線性約束線性化處理；

數學模型中非線性互補約束(16)-(19)，其形式為0≤H⊥Q≥0,利用大M法對其進行線性化可得到如下形式的約束，

S55、目標函數非線性部分線性化處理；

由強對偶定理即原下層問題的最優解與下層問題對偶問題的最優解相等進行替換可得：

由(21)可將上層目標函數改寫成：

對目標函數中其他非線性項進行線性化處理后，雙層模型最終被轉換為單層模型，該單層模型的目標函數為(22)，約束條件由原上層模型的約束條件(2)—(8)以及下層模型轉換后的約束條件(15)-(19)組成，其中下層模型轉換后約束條件(16)—(19)中每一條約束都需利用大M法線性化處理，寫成形如式(20)的形式。