一种水电参与的灵活性爬坡市场交易的方法和系统

1.本发明属于电力领域，尤其涉及一种水电参与的灵活性爬坡市场交易的方法和系统。


背景技术：

2.随着光伏并网比例的增加，“鸭子曲线”对快速爬坡需求越高，亟需通过机组快速爬坡或者资源快速启停，来应对净负荷的急速升降。然而，目前各地在辅助服务市场建设过程中，缺乏对水电等灵活性爬坡资源特性及灵活性爬坡产品交易机制的研究，因此，有必要建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型，并建立适应快速爬坡资源参与的灵活性爬坡产品交易机制，促进系统中水电等快速爬坡资源参与系统调度，从而保障系统中的灵活性充裕度。


技术实现要素：

3.为解决现有模型中未充分考虑水电等快速爬坡资源参与灵活性爬坡产品交易的问题，本发明提供一种水电参与的灵活性爬坡市场交易的方法和系统，用以建立水电等爬坡资源的数学模型，确定火电机组和水电机组作为灵活性资源在被调度时的备用承担情况，以应对不确定的灵活性需求。
4.本发明采用的一种技术方案为：一种水电参与的灵活性爬坡市场交易的方法，其包括步骤：
5.1)获取电网的基本数据和负荷、新能源预测误差数据，所述电网的基本数据包括水电机组数据、火电机组数据、负荷数据和新能源数据；
6.2)根据负荷、新能源预测误差数据，计算电力系统的灵活性需求；
7.3)根据电网的基本数据及负荷、新能源预测误差数据，建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型。
8.进一步地，步骤3)中，所述考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型的目标函数为最小化火电机组成本与水电机组成本的加和，其中火电机组成本包括启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，所述火电机组的运行约束包括启停约束、出力约束及爬坡约束，所述水电机组的运行约束包括水量平衡约束、蓄水量约束、出库流量约束、出力约束、出力特性约束、周期性条件约束及爬坡约束。
9.进一步地，步骤3)中建立的考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型的目标函数具体为：
10.minf＝c
g,str
c
g,ope
c
g,adj
ch11.式中，c
g,str
、c
g,ope
、c
g,adj
分别为火电机组的启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，ch表示水电的总运行成本。
12.进一步地，步骤3)中，模型约束条件包括预测净负荷平衡约束、火电运行约束、水电运行约束、灵活性资源调度平衡约束、火电机组灵活性备用出力约束和水电机组灵活性
备用约束。
13.进一步地，步骤3)中，模型约束条件的具体内容如下：
14.1)预测净负荷平衡约束
[0015][0016]
式中：为时刻t火电机组i的出力水平，为时刻t水电站k的出力水平，为时刻t预测净负荷；ng为火电机组的数量；nh表示水电机组的数量；n
t
表示调度时间；
[0017]
2)火电运行约束
[0018]
a.火电机组最小启停时间约束
[0019][0020]
式中：t
i,on
、t
i,off
分别表示火电机组i的最小开机/停机时段数，分别表示火电机组i在t-1时段已连续开机/停机时段数，表示机组i在t时段和t-1时段的开停状态，0表示停机，1表示开机；
[0021]
b.火电机组出力约束
[0022][0023]
式中：p
g,i,max
、p
g,i,min
分别表示火电机组i出力上、下限；
[0024]
c.火电机组爬坡约束
[0025][0026]
式中，分别表示火电机组i向上、向下爬坡速率；
[0027]
3)水电运行约束
[0028]
a.水量平衡
[0029][0030]
式中：分别为水库k在t时段、t 1的初蓄水量，为区间径流，为出库流量，τj为j水库到其下游邻近水库的流量到达时间，ωk为k电站上游邻近水库的集合；表示为上游邻近水库j的出库流量；
[0031]
b.蓄水量约束
[0032][0033]
式中：分别为水电站k的蓄水量最小值和最大值；
[0034]
c.出库流量约束
[0035]
[0036]
式中：分别为水电站k出库流量上、下限；
[0037]
d.水电机组出力约束
[0038][0039]
式中：为t时段水电站k的出力，p
h,k,max
、p
h,k,min
分别为水电站k出力上、下限；
[0040]
e.水电站出力特性
[0041][0042]
式中：α为流量发电转化系数；
[0043]
f.周期性条件，即调度期末水位控制：
[0044][0045]
式中：t-tc为一个理想运行周期，tc为水电调度起始时间，t为水电调度终止时间；
[0046]
g.电站爬坡能力约束：
[0047][0048]
式中：分别为水电爬坡上、下限，与出库流量上、下限有关；
[0049]
4)灵活性资源调度平衡约束
[0050][0051][0052]
式中：分别为时刻t火电机组i提供的向上、向下灵活性备用出力，分别为时刻t水电机组k提供的上、下灵活性备用出力，fus
t
、fds
t
分别为时刻t向上、向下灵活性需求；
[0053]
5)火电机组灵活性备用出力约束
[0054]
包括火电机组灵活性备用出力的容量约束、爬坡约束
[0055][0056][0057][0058][0059]
6)水电机组灵活性备用约束
[0060][0061][0062][0063][0064]
本发明采用的另一种技术方案为：一种水电参与的灵活性爬坡市场交易系统，其
包括：
[0065]
数据获取模块，用于获取电网的基本数据和负荷、新能源预测误差数据，所述电网的基本数据包括水电机组数据、火电机组数据、负荷数据和新能源数据；
[0066]
灵活性需求计算模块，根据负荷、新能源预测误差数据，计算电力系统灵活性需求；
[0067]
模型建立模块，根据电网的基本数据和负荷、新能源预测误差数据，建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型。
[0068]
本发明具有的有益效果如下：本发明以含传统火电、水电、风电、光伏的电力系统为研究对象，以最小化火电机组成本与水电机组成本的加和为目标，建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型，得出应对不确定的灵活性需求时火电机组与水电机组的备用承担情况，为水电等快速爬坡资源参与灵活性爬坡产品交易提供一定的参考，提升水电资源参与灵活性爬坡市场的积极性，有利于系统的安全、稳定、经济运行。
附图说明
[0069]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术中记载的一些实施例，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。
[0070]
图1是本发明水电参与的灵活性爬坡市场交易方法的流程示意图；
[0071]
图2是本发明水电参与的灵活性爬坡市场交易系统的结构框图。
具体实施方式
[0072]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0073]
实施例1
[0074]
本实施例为一种水电参与的灵活性爬坡市场交易的方法，如图1所示，其包括步骤：
[0075]
1)获取电网的基本数据和负荷、新能源预测误差数据，所述电网的基本数据包括水电机组数据、火电机组数据、负荷数据和新能源数据；
[0076]
2)根据负荷、新能源预测误差数据，计算电力系统的灵活性需求；
[0077]
3)根据电网的基本数据及负荷、新能源预测误差数据，建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型。
[0078]
步骤3)中，所述考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型的目标函数为最小化火电机组成本与水电机组成本的加和，其中火电机组成本包括启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，所述火电机组的运行约束包括启停约束、出力约束及爬坡约束，所述水电机组的运行约束包括水量平衡约束、蓄水量约束、出库流量约束、出力约束、出力特性约束、周
期性条件约束及爬坡约束。
[0079]
步骤3)中建立的考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型的目标函数具体为：
[0080]
minf＝c
g,str
c
g,ope
c
g,adj
ch[0081]
式中，c
g,str
、c
g,ope
、c
g,adj
分别为火电机组的启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，ch表示水电的总运行成本。
[0082]
步骤3)中，模型约束条件包括预测净负荷平衡约束、火电运行约束、水电运行约束、灵活性资源调度平衡约束、火电机组灵活性备用出力约束和水电机组灵活性备用约束。
[0083]
步骤3)中，模型约束条件的具体内容如下：
[0084]
1)预测净负荷平衡约束
[0085][0086]
式中：为时刻t火电机组i的出力水平，为时刻t水电站k的出力水平，为时刻t预测净负荷；ng为火电机组的数量；nh表示水电机组的数量；n
t
表示调度时间。
[0087]
2)火电运行约束
[0088]
a.火电机组最小启停时间约束
[0089][0090]
式中：t
i,on
、t
i,off
分别表示火电机组i的最小开机/停机时段数，分别表示火电机组i在t-1时段已连续开机/停机时段数，表示机组i在t时段和t-1时段的开停状态，0表示停机，1表示开机；
[0091]
b.火电机组出力约束
[0092][0093]
式中：为t时段火电机组i的出力，p
g,i,max
、p
g,i,min
分别表示火电机组i出力上、下限；
[0094]
c.火电机组爬坡约束
[0095][0096]
式中，分别表示火电机组i向上、向下爬坡速率；
[0097]
3)水电运行约束
[0098]
a.水量平衡
[0099][0100]
式中：分别为水库k在t时段、t 1的初蓄水量，为区间径流，为出库流量，τj为j水库到其下游邻近水库的流量到达时间，ωk为k电站上游邻近水库的集合；为
上游邻近水库j的出库流量；
[0101]
b.蓄水量约束
[0102][0103]
式中：分别为水电站k的蓄水量最小值和最大值；
[0104]
c.出库流量约束
[0105][0106]
式中：分别为水电站k出库流量上、下限；
[0107]
d.水电机组出力约束
[0108][0109]
式中：为t时段水电站k的出力，p
h,k,max
、p
h,k,min
分别为水电站k出力上、下限；
[0110]
e.水电站出力特性
[0111][0112]
式中：α为流量发电转化系数；
[0113]
f.周期性条件，即调度期末水位控制：
[0114][0115]
式中：t-tc为一个理想运行周期，tc为水电调度起始时间，t为水电调度终止时间；g.电站爬坡能力约束：
[0116][0117]
式中：分别为水电爬坡上、下限，与出库流量上、下限有关；
[0118]
4)灵活性资源调度平衡约束
[0119][0120][0121]
式中：分别为时刻t火电机组i提供的向上、向下灵活性备用出力，分别为时刻t水电机组k提供的上、下灵活性备用出力，fus
t
、fds
t
分别为时刻t向上、向下灵活性需求；
[0122]
5)火电机组灵活性备用出力约束
[0123]
包括火电机组灵活性备用出力的容量约束、爬坡约束
[0124][0125][0126][0127]
[0128]
6)水电机组灵活性备用约束
[0129][0130][0131][0132][0133]
实施例2
[0134]
本实施例为一种水电参与的灵活性爬坡市场交易系统，如图2所示，其包括数据获取模块、灵活性需求计算模块和模型建立模块。
[0135]
数据获取模块，用于获取电网的基本数据和负荷、新能源预测误差数据，所述电网的基本数据包括水电机组数据、火电机组数据、负荷数据、新能源数据。
[0136]
灵活性需求计算模块，根据负荷、新能源预测误差数据，计算电力系统的灵活性需求。
[0137]
模型建立模块，根据电网的基本数据及负荷、新能源预测误差数据，建立考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型。
[0138]
所述考虑水电参与的灵活性爬坡市场交易模型的目标函数为最小化火电机组成本与水电机组成本的加和，其中火电机组成本包括启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，所述火电机组的运行约束包括启停约束、出力约束及爬坡约束，所述水电机组的运行约束包括水量平衡约束、蓄水量约束、出库流量约束、出力约束、出力特性约束、周期性条件约束及爬坡约束。
[0139]
所述模型建立模块建立的水电参与的灵活性爬坡市场交易模型具体为：
[0140]
minf＝c
g,str
c
g,ope
c
g,adj
ch[0141]
式中，c
g,str
、c
g,ope
、c
g,adj
分别为火电机组的启停成本、运行成本和灵活性资源调度成本，ch表示水电的总运行成本。
[0142]
所述模型建立模块中，模型中约束条件包括预测净负荷平衡约束、火电运行约束、水电运行约束、灵活性资源调度平衡约束、火电机组灵活性备用出力约束和水电机组灵活性备用约束。
[0143]
模型中约束条件的具体内容如下：
[0144]
1)预测净负荷平衡约束
[0145][0146]
式中：为时刻t火电机组i的出力水平，为时刻t水电站k的出力水平，为时刻t预测净负荷；ng为火电机组的数量；nh表示水电机组的数量；n
t
表示调度时间。
[0147]
2)火电运行约束
[0148]
a.火电机组最小启停时间约束
[0149]
[0150]
式中：t
i,on
、t
i,off
分别表示火电机组i的最小开机/停机时段数，分别表示火电机组i在t-1时段已连续开机/停机时段数，表示机组i在t时段和t-1时段的开停状态，0表示停机，1表示开机；
[0151]
b.火电机组出力约束
[0152][0153]
式中：p
g,i,max
、p
g,i,min
分别表示火电机组i出力上、下限；
[0154]
c.火电机组爬坡约束
[0155][0156]
式中，分别表示火电机组i向上、向下爬坡速率；
[0157]
3)水电运行约束
[0158]
a.水量平衡
[0159][0160]
式中：分别为水库k在t时段、t 1的初蓄水量，为区间径流，为出库流量，τj为j水库到其下游邻近水库的流量到达时间，ωk为k电站上游邻近水库的集合；为上游邻近水库j的出库流量；
[0161]
b.蓄水量约束
[0162][0163]
式中：分别为水电站k的蓄水量最小值和最大值；
[0164]
c.出库流量约束
[0165][0166]
式中：分别为水电站k出库流量上、下限；
[0167]
d.水电机组出力约束
[0168][0169]
式中：为t时段水电站k的出力，p
h,k,max
、p
h,k,min
分别为水电站k出力上、下限；
[0170]
e.水电站出力特性
[0171][0172]
式中：α为流量发电转化系数；
[0173]
f.周期性条件，即调度期末水位控制：
[0174][0175]
式中：t-tc为一个理想运行周期，tc为水电调度起始时间，t为水电调度终止时间；
[0176]
g.电站爬坡能力约束：
[0177][0178]
式中：分别为水电爬坡上、下限，与出库流量上、下限有关；
[0179]
4)灵活性资源调度平衡约束
[0180][0181][0182]
式中：分别为时刻t火电机组i提供的向上、向下灵活性备用出力，分别为时刻t水电机组k提供的上、下灵活性备用出力，fus
t
、fds
t
分别为时刻t向上、向下灵活性需求；
[0183]
5)火电机组灵活性备用出力约束
[0184]
包括火电机组灵活性备用出力的容量约束、爬坡约束
[0185][0186][0187][0188][0189]
6)水电机组灵活性备用约束
[0190][0191][0192][0193][0194]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术的实施例可以有各种更改和变化。凡在本技术实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。