一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法
【專利摘要】一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，該方法從發(fā)電方角度考慮發(fā)電商自身競(jìng)價(jià)行為對(duì)市場(chǎng)電價(jià)的實(shí)時(shí)影響，基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)理論，建立新型的發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正機(jī)制；然后基于發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正模塊及競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估模塊，采用反饋補(bǔ)償控制原理和快速PID增量式算法建立新型的競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制，對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制，并以此驅(qū)動(dòng)交易日各時(shí)段競(jìng)報(bào)電價(jià)隨機(jī)組出力聯(lián)動(dòng)優(yōu)化，為智能電網(wǎng)中發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)低成本投入的節(jié)能減排和低風(fēng)險(xiǎn)高收益的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)提供關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)控制方法支持。本發(fā)明適用于發(fā)電側(cè)在智能電網(wǎng)環(huán)境下的多目標(biāo)優(yōu)化競(jìng)價(jià)發(fā)電。
【專利說(shuō)明】—種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，屬發(fā)電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)的本質(zhì)是通過(guò)輸配電網(wǎng)和用電設(shè)備的信息化、智能化與電力市場(chǎng)化，解決可再生能源并網(wǎng)和能源合理利用的問(wèn)題。以低碳環(huán)保為重要目標(biāo)的智能電網(wǎng)建設(shè)將深刻影響未來(lái)電力市場(chǎng)的發(fā)展模式，未來(lái)的電力市場(chǎng)將除了考慮經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)外，還應(yīng)進(jìn)一步重點(diǎn)考慮節(jié)能減排因素，即向所謂的“綠色電力市場(chǎng)”發(fā)展。另外，智能電網(wǎng)中電源結(jié)構(gòu)也將發(fā)生重大調(diào)整，可再生能源的大量接入及其固有的不穩(wěn)定性將導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)常規(guī)電能需求裕度總體下降并存在大幅波動(dòng)性而很難預(yù)先確定。面對(duì)上述局面，常規(guī)發(fā)電機(jī)組的“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”必將面臨一系列新的問(wèn)題，其中競(jìng)價(jià)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)多元化和競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制難度大這兩個(gè)問(wèn)題則顯得尤為突出。
[0003]在傳統(tǒng)電力市場(chǎng)中發(fā)電商競(jìng)價(jià)發(fā)電優(yōu)化決策的目標(biāo)一般僅是單一的追求售電利潤(rùn)最大化(或發(fā)電成本最低化)。從以往的相關(guān)研究來(lái)看，“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的策略主要可分為邊際成本競(jìng)價(jià)和成員行為博弈兩大類。前者由于沒有考慮市場(chǎng)杠桿效應(yīng)導(dǎo)致報(bào)價(jià)常會(huì)嚴(yán)重偏離市場(chǎng)電價(jià)而易造成機(jī)組上網(wǎng)失敗或利潤(rùn)無(wú)謂流失，后者由于一般需要對(duì)所有成員的內(nèi)部市場(chǎng)行為信息進(jìn)行完全獲取而難以實(shí)際應(yīng)用。目前更為科學(xué)可行的競(jìng)價(jià)策略是通過(guò)市場(chǎng)電價(jià)短期預(yù)測(cè)模型來(lái)判斷交易日電價(jià)走勢(shì)，確定各時(shí)段的報(bào)價(jià)參考基準(zhǔn)，并基于此對(duì)機(jī)組各時(shí)段運(yùn)行出力進(jìn)行優(yōu)化，制訂最佳的分時(shí)段競(jìng)價(jià)發(fā)電計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)交易日售電利潤(rùn)最大化。隨著中國(guó)電監(jiān)會(huì)明確公布要用市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)節(jié)能減排，通過(guò)“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)能耗低、排放少、成本低的機(jī)組優(yōu)先調(diào)度上網(wǎng)發(fā)電，以及《電網(wǎng)企業(yè)全額收購(gòu)可再生能源電量監(jiān)管辦法》的發(fā)布實(shí)施，對(duì)于面向智能電網(wǎng)的“綠色電力市場(chǎng)”發(fā)電側(cè)，傳統(tǒng)的單純以實(shí)現(xiàn)售電利潤(rùn)最大化為目標(biāo)的競(jìng)價(jià)發(fā)電優(yōu)化模型將難以滿足要求。其中常規(guī)發(fā)電企業(yè)為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在競(jìng)價(jià)發(fā)電過(guò)程中必須進(jìn)一步考慮節(jié)能減排，即競(jìng)價(jià)發(fā)電的優(yōu)化目標(biāo)必須多元化，而且這種多元化不僅體現(xiàn)為應(yīng)增加節(jié)能減排目標(biāo)，還應(yīng)考慮低競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)。這是因?yàn)椋阂环矫嬷挥性诟?jìng)價(jià)成功允許上網(wǎng)發(fā)電的前提下討論節(jié)能減排和售電利潤(rùn)才有意義，而電力供需雙方市場(chǎng)行為的不確定性導(dǎo)致市場(chǎng)電價(jià)波動(dòng)的不確定性，使得競(jìng)價(jià)策略必然具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，而且一般存在著報(bào)價(jià)高則風(fēng)險(xiǎn)高、報(bào)價(jià)低則利潤(rùn)低的決策矛盾，必須在風(fēng)險(xiǎn)和利潤(rùn)之間進(jìn)行優(yōu)化折中；另一方面智能電網(wǎng)中風(fēng)電、太陽(yáng)能等大量可再生能源的接入必將使得未來(lái)電力市場(chǎng)面臨新的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)首先就表現(xiàn)在接入可再生電能的不穩(wěn)定性將導(dǎo)致系統(tǒng)各時(shí)段所需常規(guī)電量難以準(zhǔn)確預(yù)估，市場(chǎng)電量供需維持平衡難度顯著加大，而市場(chǎng)電價(jià)對(duì)電量供需平衡又高度敏感，必將導(dǎo)致市場(chǎng)電價(jià)波動(dòng)更加劇烈（比如目前在北歐電力市場(chǎng)中甚至推出了負(fù)電價(jià)制度)，從而使得市場(chǎng)電價(jià)的預(yù)測(cè)難度顯著加大。在我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展初期可再生能源電量全額收購(gòu)形勢(shì)下，因市場(chǎng)電價(jià)不確定性增大而導(dǎo)致的更高競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)將主要由直接參與市場(chǎng)行為的常規(guī)發(fā)電商承擔(dān)，在其競(jìng)價(jià)決策過(guò)程中不容回避。此外，由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程存在爬坡速率限制、最少啟停時(shí)間等諸多約束條件，發(fā)電機(jī)組在各時(shí)段的出力之間存在著顯著的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性，競(jìng)價(jià)發(fā)電不應(yīng)僅在各時(shí)段內(nèi)孤立優(yōu)化，而必須在整個(gè)交易周期中進(jìn)行全局總體優(yōu)化。因此，為適應(yīng)智能電網(wǎng)和電力市場(chǎng)的發(fā)展，構(gòu)建一種面向智能電網(wǎng)的污染排放最少化、期望利潤(rùn)最大化并且競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)最低化的綜合性全局動(dòng)態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化競(jìng)價(jià)發(fā)電模型對(duì)于發(fā)電側(cè)具有相當(dāng)重要的意義。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的相關(guān)研究還很少，近年來(lái)大多是從電力系統(tǒng)的角度對(duì)環(huán)境/經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行研究，并沒能從發(fā)電方的角度考慮各時(shí)段機(jī)組出力與競(jìng)價(jià)間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)優(yōu)化，更沒能考慮由于市場(chǎng)電價(jià)波動(dòng)而引發(fā)的機(jī)組競(jìng)價(jià)上網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素。在文獻(xiàn)中研究的機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型雖初步考慮了污染排放及競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，但只是將污染排放量折算成環(huán)境成本并入發(fā)電成本模型，再按預(yù)先設(shè)定好的競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行發(fā)電利潤(rùn)最大化，其本質(zhì)上仍屬于單目標(biāo)優(yōu)化，且在競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算中沒有真實(shí)反映電價(jià)預(yù)測(cè)誤差分布概率，更沒能涉及智能電網(wǎng)中可再生能源接入對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)影響的問(wèn)題。目前真正意義上以少排放、低風(fēng)險(xiǎn)、高收益為綜合目標(biāo)對(duì)面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的研究還未見開展。
[0004]上述多目標(biāo)優(yōu)化競(jìng)價(jià)發(fā)電建模的關(guān)鍵是必須解決在智能電網(wǎng)環(huán)境中如何對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估和穩(wěn)定控制的問(wèn)題。競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)性可表述為競(jìng)價(jià)失敗的可能性，當(dāng)發(fā)電商報(bào)價(jià)高于實(shí)際市場(chǎng)出清電價(jià)時(shí)則會(huì)競(jìng)價(jià)失敗，因此競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)可根據(jù)實(shí)際報(bào)價(jià)與預(yù)測(cè)電價(jià)間的差距及預(yù)測(cè)誤差分析進(jìn)行量化評(píng)估。通過(guò)對(duì)歷史電價(jià)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際值進(jìn)行分時(shí)段比較和統(tǒng)計(jì)分析，一般可近似認(rèn)為各時(shí)段預(yù)測(cè)誤差會(huì)基本符合均值為零的正態(tài)分布，即時(shí)段i的市場(chǎng)出清電價(jià)將服從Ν(μ ” σ /)正態(tài)分布，其中μ i為該時(shí)段市場(chǎng)出清電價(jià)預(yù)測(cè)值，σ /為經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得到的電價(jià)預(yù)測(cè)方差，則當(dāng)發(fā)電商報(bào)價(jià)為Pi時(shí)，根據(jù)競(jìng)價(jià)失?。碢i高于市場(chǎng)實(shí)際出清電價(jià)）概率計(jì)算(如圖I所示)，定義時(shí)段i的競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)^為：
【權(quán)利要求】
1.一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，通過(guò)建立新型的發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正機(jī)制和競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制，以提高電價(jià)預(yù)測(cè)精度和克服發(fā)電商市場(chǎng)力影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確控制，進(jìn)而通過(guò)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制過(guò)程驅(qū)動(dòng)機(jī)組各時(shí)段出力與電價(jià)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)優(yōu)化，以靈活體現(xiàn)發(fā)電商污染排放、競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)和售電利潤(rùn)三者間的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系，為智能電網(wǎng)中發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)低成本投入的節(jié)能減排和低風(fēng)險(xiǎn)高收益的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)提供關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)控制方法支持；所述方法包括發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正和競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制； 所述控制方法的步驟為: (1)基于歷史電價(jià)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，采用基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)的發(fā)電側(cè)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正模型，可得到交易日市場(chǎng)邊際電價(jià)與旋轉(zhuǎn)備用電價(jià)預(yù)測(cè)值和各時(shí)段的電價(jià)預(yù)測(cè)方差； (2)基于機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)、各時(shí)段的電價(jià)預(yù)測(cè)方差和競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估模型分別建立競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)函數(shù)、發(fā)電利潤(rùn)目標(biāo)函數(shù)和有害氣體排放量目標(biāo)函數(shù)，然后綜合構(gòu)建面向智能電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化競(jìng)價(jià)發(fā)電模型； (3)根據(jù)機(jī)組第I時(shí)段的初始狀態(tài)和各項(xiàng)約束條件，依次在約束范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生機(jī)組各時(shí)段末的出力值2，…，24)作為個(gè)體的前24位編碼，并在(O，I)間隨機(jī)產(chǎn)生競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)值作為第25位編碼；則初始父種群U0由隨機(jī)產(chǎn)生的《個(gè)長(zhǎng)度為25的實(shí)數(shù)編碼個(gè)體組成；初始子種群&為空;計(jì)算U,中所有個(gè)體的各目標(biāo)函數(shù)值，然后采用雙群多目標(biāo)微分進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行循環(huán)迭代尋優(yōu)； (4)在尋優(yōu)過(guò)程中，采用競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償機(jī)制對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)控制，驅(qū)動(dòng)機(jī)組各時(shí)段出力與報(bào)價(jià)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)優(yōu)化；` (5)最終得到的父種群即為該機(jī)組多目標(biāo)優(yōu)化競(jìng)價(jià)發(fā)電的Pareto最優(yōu)方案集，然后采用基于多目標(biāo)滿意度空間分析的總體最優(yōu)解選取方法，從所得的Pareto最優(yōu)方案集中自動(dòng)選取出一個(gè)面向智能電網(wǎng)的總體最優(yōu)競(jìng)價(jià)發(fā)電方案以供實(shí)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，所述發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正機(jī)制針對(duì)智能電網(wǎng)中各常規(guī)發(fā)電商市場(chǎng)力普遍提升的新形勢(shì)，從發(fā)電方角度考慮發(fā)電商自身競(jìng)價(jià)行為對(duì)市場(chǎng)電價(jià)的實(shí)時(shí)影響作用，基于小波分解重構(gòu)和微分進(jìn)化支持向量機(jī)理論，并融合智能電網(wǎng)信息流，實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的電價(jià)預(yù)測(cè)； 所述發(fā)電側(cè)市場(chǎng)電價(jià)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)修正機(jī)制，利用金字塔算法將具有很強(qiáng)隨機(jī)性的歷史電價(jià)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解與重構(gòu)后，得到多層不同頻率的高頻細(xì)節(jié)序列(A,久，久)(βν?2, D3)和一個(gè)低頻近似序列(A3) (A3)，以便增強(qiáng)規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性；然后將所得的各分層歷史電價(jià)序列分別融合發(fā)電商實(shí)時(shí)競(jìng)價(jià)及、發(fā)電信息(競(jìng)報(bào)電價(jià)P和發(fā)電量0和來(lái)自智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、氣候環(huán)境、可再生能源供需實(shí)時(shí)信息，形成分層綜合信息集；再基于上述分層綜合信息集通過(guò)微分進(jìn)化支持向量機(jī)(DE-SVM)分層進(jìn)行模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)；最后將各層預(yù)測(cè)結(jié)果疊加后作為最終的出清電價(jià)預(yù)測(cè)值(P )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智能電網(wǎng)的競(jìng)價(jià)發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)控制方法，其特征在于，所述競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)反饋補(bǔ)償動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制機(jī)制針對(duì)智能電網(wǎng)市場(chǎng)環(huán)境中競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制難度大的問(wèn)題，提出基于反饋補(bǔ)償控制原理及采用快速PID增量式算法對(duì)競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制，并以此驅(qū)動(dòng)交易日各時(shí)段競(jìng)報(bào)電價(jià)隨機(jī)組出力聯(lián)動(dòng)優(yōu)化，均衡實(shí)現(xiàn)少污染排放、低競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、高發(fā)電利潤(rùn)等多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)； 根據(jù)競(jìng)價(jià)策略的變化，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)r進(jìn)行自適應(yīng)控制，其中控制模塊采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中常用的快速PID增量式算法，控制目標(biāo)為使風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)偏差e近似為O ;從而當(dāng)改變機(jī)組輸出功率7時(shí)可自動(dòng)通過(guò)調(diào)整計(jì)劃報(bào)價(jià)/7將競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)性較準(zhǔn)確地控制在風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化水平rs ;這樣，在競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)q優(yōu)化調(diào)整時(shí)即可根據(jù)準(zhǔn)確地得到對(duì)應(yīng)的計(jì)劃報(bào)價(jià)P ;在多目標(biāo)尋優(yōu)過(guò)程中，若全日總共分個(gè)時(shí)段，則每臺(tái)機(jī)組的競(jìng)價(jià)發(fā)電方案只需采用各時(shí)段末的機(jī)組出力值和一個(gè)全日風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)組成/7+1位混合實(shí)數(shù)編碼即可，而無(wú)需再考慮各時(shí)段報(bào)價(jià)，避免了采用2/7+1位編碼，可顯著降低尋優(yōu)復(fù)雜度 。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103489044SQ201310442914
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】彭春華, 孫惠娟 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)