一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统

摘要

本发明属于电力自动化领域，公开一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统，包括：接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；输出电力市场出清结果。本发明针对当前新能源预测误差较大、弃风弃光现象严重的问题，提出了一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统，本发明中所提出的考虑新能源预测误差的日前电能与辅助服务市场联合优化模型，考虑了新能源波动误差，具有较强的鲁棒性，能适应较大新能源波动误差；有效提供电网的新能源消纳能力；本发明可为大规模新能源接入下的电力市场运营提供有效参考。

说明书

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，特别涉及一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统。

背景技术

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括常见的太阳能和风能等。新能源发电也就是利用现有的技术，通过太阳能和风能，实现发电的过程。然而，太阳能和风能不受人为因素控制，波动较大，太阳能和风能发电的处理波对也随之较大，难以准确的预估。

在处理新能源的不确定性问题方面，主要有随机规划法和鲁棒优化法两种方法；两者相比，鲁棒优化具有不依赖于不确定参数的概率分布，可以应用于大规模计算等优点。现有技术中，通过场景的蒙特卡洛仿真抽取来测试电力市场出清结果能否实现对清洁能源的消纳能力。但是这种方法无法保证在新能源功率出现较大波动误差时，仍能实现新能源的完全消纳。导致，当前新能源预测误差较大，弃风弃光现象严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统，以解决上述优化方法在新能源功率出现较大波动误差时，无法实现新能源的完全消纳，导致弃风弃光现象严重的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用入下技术方案：

第一方面，本发明提供一种辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法，包括以下步骤：

接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；

调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；

输出电力市场出清结果。

本发明进一步的改进在于：调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标为：

s.t.

式中：

本发明进一步的改进在于：调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的约束包括：

系统平衡约束：

式中，

机组运行约束：

式中，

机组爬坡约束：

式中，

调频、备用容量需求约束：

式中，

支路及断面限额约束：

式中，

鲁棒约束：

式中：

本发明进一步的改进在于：调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标和约束共同构成描述的参数不确定量为椭球集合的鲁棒线性规划问题，通过对偶方法，转化为二次锥规划进行求解；获得得出电力市场出清结果。

第二方面，本发明还提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化系统，包括：

接收模块，用于接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；

调用求解模块，用于调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；

输出模块，用于输出电力市场出清结果。

本发明进一步的改进在于：考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标为：

s.t.

式中：

本发明进一步的改进在于：考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的约束包括：

系统平衡约束：

式中，

机组运行约束：

式中，

机组爬坡约束：

式中，

调频、备用容量需求约束：

式中，

支路及断面限额约束：

式中，

鲁棒约束：

式中：

本发明进一步的改进在于：考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标和约束共同构成描述的参数不确定量为椭球集合的鲁棒线性规划问题，通过对偶方法，转化为二次锥规划进行求解；获得得出电力市场出清结果。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述的电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述的电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明针对当前新能源预测误差较大、弃风弃光现象严重的问题，提出了一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法及系统，本发明中所提出的考虑新能源预测误差的日前电能与辅助服务市场联合优化模型，考虑了新能源波动误差，具有较强的鲁棒性，能适应较大新能源波动误差；有效提供电网的新能源消纳能力；有效的改善了弃风弃光现象严重的技术问题。本发明可为大规模新能源接入下的电力市场运营提供有效参考。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法的流程示意图；

图2为本发明一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化系统的结构框图；

图3为本发明一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

请参阅图1所示,本发明提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法，包括以下步骤：

S1、接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；

S2、调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；

S3、输出电力市场出清结果。

调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标为：

s.t.

式中：

调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的约束包括：

系统平衡约束：

式中，

机组运行约束：

式中，

机组爬坡约束：

式中，

调频、备用容量需求约束：

式中，

支路及断面限额约束：

式中，

鲁棒约束：

式中：

调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果的步骤中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标和约束共同构成描述的参数不确定量为椭球集合的鲁棒线性规划问题，通过对偶方法，转化为二次锥规划进行求解；获得得出电力市场出清结果。

实施例2

本实施例2提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法，与实施例1不同的是：

步骤S2中，建立考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标：

在日前调度中，调度中心的决策目标是：在保证电网运行的安全性和可靠性的前提下，提高电网应对新能源预测误差的能力以及在最坏情况下的运行经济性。整个决策过程可以描述为一个 min-max 优化问题。电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标为市场购电费用最小，如下式所示：

式中，

（6）鲁棒约束中：

当新能源机组运行在最大出力点时，新能源出力不确定性来自预测误差。在置信水平给定的情况下，新能源机组在每个时刻的预测误差存在上下限，故而新能源出力集合

式中，

公式（10）描述的是Soyster线性鲁棒优化模型意义下的鲁棒模型。该模型可以保证可行解在最坏情况下的鲁棒性，但是保守性太强，不符合经济性的要求。本发明使用椭球集合描述不确定变量的可行域。该方法应用到本发明情境下，可以理解为同一新能源机组在多个时刻均达到预测误差上界/下界的概率较小。新能源出力集合

式中：

日前调度在制定机组组合时，需要考虑新能源预测误差对各省电网安全性的影响，即在日前调度制定机组组合后，对任意可能出现的预测误差，都能够通过日内调度中对联络线计划和机组出力的调节，使电力系统始终满足安全运行约束。

基于以上分析，日前调度的数学描述（公式11）可以简化表述为：

s.t.

式中：

在目标函数中，不确定参数为对称分布，则其期望与具体分布规律无关，而等于参数平均值，即

于是，模型优化目标(1)、约束条件（4）-（10），共同构成描述的参数不确定量为椭球集合的鲁棒线性规划问题，采集新能源预测功率、预测误差上下限，以及各类市场出清所需数据；通过对偶方法，转化为二次锥规划进行求解；获得电力市场出清结果。

实施例3

请参阅图2所示，本发明还提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化系统，包括：

接收模块，用于接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；

调用求解模块，用于调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；

输出模块，用于输出电力市场出清结果。

本发明中，考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的优化目标为：

s.t.

式中：

本发明中，电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型的约束包括：

系统平衡约束：

式中，

机组运行约束：

式中，

机组爬坡约束：

式中，

调频、备用容量需求约束：

式中，

支路及断面限额约束：

式中，

鲁棒约束：

式中：

实施例3

请参阅图3所示，本发明还提供一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法的电子设备100；所述电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在所述存储器101中并可在所述至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。

存储器101可用于存储所述计算机程序103，所述处理器102通过运行或执行存储在所述存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现实施例1所述的电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法步骤。所述存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

所述至少一个处理器102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，所述处理器102是所述电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。

所述电子设备100中的所述存储器101存储多个指令以实现一种电能与辅助服务市场的日前鲁棒联合优化方法，所述处理器102可执行所述多个指令从而实现：

接收电力市场出清请求，请求进行电力市场出清；

调用约束条件求解预先建立的考虑新能源预测误差的电能和辅助服务的日前鲁棒联合优化模型，得出电力市场出清结果；

输出电力市场出清结果。

具体地，所述处理器102对上述指令的具体实现方法可参考实施例1中相关步骤的描述，在此不赘述。

实施例4

所述电子设备100集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器及只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。