一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法与流程

1.本发明属于电网调度运行技术，尤其涉及一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法。

背景技术：

2.随着新能源发电占比的不断提高，新能源的随机性和不确定性对电网的安全稳定运行造成了严重影响，配置适当的备用资源来应对新能源不确定性是减少新能源并网影响的主要手段。加之如风电的反调峰特性，进一步加大了电力系统对负荷备用的需求。因此，系统需要配置多少负荷备用留取容量成为关键性问题。
3.需求侧响应作为电力系统重要的互动资源，可以有效地引导用户用电，对系统负荷起到削峰填谷的作用，提高系统运行的稳定性，其在电力市场中的竞争作用也日益明显。随着我国电力市场的逐步推进与完善，备用市场无论是采用单独出清的方式，还是采用联合出清的方式，系统备用需求都将对市场出清结果产生很大的影响。当前传统的负荷备用留取方法是将负荷备用设为系统内最大机组容量或系统高峰负荷的一定百分比，该方法简单易行，但主观性影响太大。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，以解决现有技术对负荷备用留取的方法较为简单粗暴、主观性影响大及未考虑需求响应等技术问题。
5.本发明的技术方案是：
6.一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，所述方法包括：
7.步骤1：不考虑需求响应对负荷备用的影响，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，并求解该模型，获得需求侧响应市场的中标结果；
8.步骤2：根据需求侧响应市场的中标结果调整负荷备用容量，重新求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得机组发电计划以及需求侧响应市场中标结果；
9.步骤3：判断是否达到收敛条件，如果否，则调整负荷备用容量返回步骤2；如果是，则输出负荷备用留量。
10.步骤1所述建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型的方法包括：
11.步骤1.1、以负荷预测值为基准，弹性负荷在预测值的基础上增出力和减出力，并申报增出力价格和减出力价格，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型。
12.模型包括：
13.目标函数：优化目标考虑弹性负荷的增、减出力报价，在满足系统运行约束的前提下，使得总运行成本最小，目标函数为：
14.15.式中：f为出清模型原有的目标函数；nd为弹性负荷总数；t为系统规划期内的周期总数；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力和增出力；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力报价和增出力报价；
16.所述模型的约束条件包括：
17.系统负荷平衡约束：发电机总出力+负荷减出力-负荷增出力＝负荷预测值，具体如下：
[0018][0019]
p
i,t
为发电机i在t时刻都出力大小；n为发电机总数；d
t
为时段t时的负荷预测大小；t
j,t
为时段t的备用容量大小；n
t
为节点数；
[0020]
弹性负荷上下限约束：增出力或者减出力后的弹性负荷大小不能偏离预测值太大，约束如下：
[0021][0022][0023]
式中，为第d个弹性负荷在时段t时的负荷预测值，α
1,d
、α
2,d
分别为第d个弹性负荷的最大减出力偏差率和最大增出力偏差率；分别为第d个弹性负荷的减出力状态量和增出力状态量；
[0024]
状态控制约束：
[0025][0026]
4)断面潮流约束
[0027][0028]
求解模型，获得需求侧响应市场的中标结果的方法包括：
[0029]
步骤1.2、在市场初期或无现货市场时，不考虑需求响应对负荷备用的影响，求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得需求侧响应市场的中标结果。
[0030]
步骤2所述负荷备用容量计算方法包括：负荷备用以平衡瞬间负荷波动与负荷预计偏差，考虑到需求侧响应具备削峰效果，负荷备用留取容量r计算如下：
[0031]
r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0032][0033]
式中，a％为没有需求侧响应时的备用留取比例，p
d.max
为没有需求侧响应时的负荷峰值，a为需求侧响应市场的中标量，b％为需求响应的平均执行率；a'％为考虑需求侧响应后的备用留取比例。
[0034]
步骤3所述判断是否达到收敛条件的方法包括：采用多次迭代的方法确定负荷备
用容量，收敛条件为：每次求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型所获得的需求响应中标结果，均与步骤1中需求侧响应中标结果做对比，判断偏差是否在允许范围之内。
[0035]
当不满足收敛条件时，根据获得的需求响应中标结果，通过式(7)和式(8)更新负荷备用容量，返回步骤2，进入下一次迭代；当满足收敛条件时，输出更新后的负荷备用容量，迭代结束。
[0036]
本发明有益效果：
[0037]
本发明为确定合理的负荷备用留取容量，提高电网运行可靠性与安全性，提出了考虑需求侧响应的负荷备用留取方法；本发明所采用的考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，能够最大化利用负荷侧灵活可调资源，在满足电网安全运行的前提下，实现对负荷备用留取的精细化操作，有利于提高电网运行的经济性。
[0038]
解决了现有技术对负荷备用留取的方法较为简单粗暴、主观性影响大及未考虑需求响应等技术问题。
附图说明
[0039]
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
[0040]
本发明的考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，包括如下步骤：
[0041]
步骤1：不考虑需求响应对负荷备用的影响，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，并求解该模型，获得需求侧响应市场的中标结果；
[0042]
步骤2：根据步骤1的需求侧响应中标结果调整负荷备用容量，重新求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得机组发电计划以及需求侧响应市场中标结果；
[0043]
步骤3：判断是否达到收敛条件，如果否，则调整负荷备用容量返回步骤2；如果是，则输出负荷备用留量。
[0044]
所述步骤1中，不考虑需求响应对负荷备用的影响，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，并求解该模型，获得需求侧响应市场的中标结果，具体如下：
[0045]
步骤1.1建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型
[0046]
以负荷预测值为基准，弹性负荷可在预测值的基础上增出力和减出力，并申报其增出力价格和减出力价格，则电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型如下。
[0047]
目标函数
[0048]
优化目标需要考虑弹性负荷的增、减出力报价，在满足系统运行约束的前提下，使得总运行成本最小。目标函数如下：
[0049][0050]
式中：f为出清模型原有的目标函数；nd为弹性负荷总数；t为系统规划期内的周期总数；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力和增出力；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力报价和增出力报价。
[0051]
约束条件
[0052]
1)系统负荷平衡约束
[0053]
负荷平衡约束：发电机总出力+负荷减出力-负荷增出力＝负荷预测值，具体如下：
[0054][0055]
p
i,t
为发电机i在t时刻都出力大小；n为发电机总数；d
t
为时段t时的负荷预测大小；t
j,t
为时段t的备用容量大小；n
t
为节点数。
[0056]
2)弹性负荷上下限约束
[0057]
增出力或者减出力后的弹性负荷大小不能偏离预测值太大，约束如下：
[0058][0059][0060]
式中，为第d个弹性负荷在时段t时的负荷预测值，α
1,d
、α
2,d
分别为第d个弹性负荷的最大减出力偏差率和最大增出力偏差率；分别为第d个弹性负荷的间出力状态量和增出力状态量(均为0,1变量)。
[0061]
3)状态控制约束
[0062][0063]
4)断面潮流约束
[0064][0065]
为第s个断面所允许的最大功率极限；为第s个断面所允许的最小功率；g
s-i
，g
s-j
和g
s-k
为功率传输分配系数；和分别为经第s个断面的外送功率和接受功率。
[0066]
步骤1.2求解模型，获得需求侧响应市场的中标结果
[0067]
在市场初期或无现货市场时，不考虑需求响应对负荷备用的影响，求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得需求侧响应市场的中标结果。
[0068]
所述步骤2中，根据步骤1中需求侧响应中标结果调整负荷备用容量，重新求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得机组发电计划以及需求侧响应市场中标结果，具体如下：
[0069]
步骤2.1负荷备用留取方法
[0070]
负荷备用用以平衡瞬间负荷波动与负荷预计偏差，考虑到需求侧响应具备削峰效果，负荷备用留取容量r计算如下：
[0071]
r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0072]
[0073]
式中，a％为没有需求侧响应时的备用留取比例，p
d.max
为没有需求侧响应时的负荷峰值，a为需求侧响应市场的中标量，b％为需求响应的平均执行率；a'％为考虑需求侧响应后的备用留取比例。
[0074]
步骤2.2负荷备用留取算例
[0075]
假设没有需求侧响应时的负荷备用留取比例5％，负荷峰值为90000mw，需求侧响应市场中标量为1000mw，需求响应平均执行率为90％。则计算出的负荷备用留取量为：
[0076]
r＝(90000-1000
×
90％)
×
5％＝4050mw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0077]
负荷备用比例为：
[0078][0079]
负荷备用比例下降了0.5％。
[0080]
所述步骤3中，判断是否达到收敛条件，如果否，则调整负荷备用容量返回步骤2；如果是，则输出负荷备用容量，具体如下：
[0081]
需求侧资源的调节效果具有非常大的不确定性，其效果和市场主体报价、电网运行状态、需求侧资源特性等因素都有密切相关，要准确计算出需求侧资源参与市场后发电侧的备用留取量难度很大。因此，本发明采用多次迭代的方法确定负荷备用容量。
[0082]
步骤3.1收敛条件
[0083]
每次求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型所获得的需求响应中标结果，均与步骤1中需求侧响应中标结果做对比，判断偏差是否在允许范围之内。
[0084]
步骤3.1.1不满足收敛条件
[0085]
当不满足收敛条件时，根据获得的需求响应中标结果，通过式(7)和式(8)更新负荷备用容量，返回步骤2，进入下一次迭代。
[0086]
步骤3.1.2满足收敛条件
[0087]
当满足收敛条件时，输出更新后的负荷备用容量，迭代结束。

技术特征：

1.一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：不考虑需求响应对负荷备用的影响，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，并求解该模型，获得需求侧响应市场的中标结果；步骤2：根据需求侧响应市场的中标结果调整负荷备用容量，重新求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得机组发电计划以及需求侧响应市场中标结果；步骤3：判断是否达到收敛条件，如果否，则调整负荷备用容量返回步骤2；如果是，则输出负荷备用留量。2.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：步骤1所述建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型的方法包括：步骤1.1、以负荷预测值为基准，弹性负荷在预测值的基础上增出力和减出力，并申报增出力价格和减出力价格，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型。3.根据权利要求2所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：模型包括：目标函数：优化目标考虑弹性负荷的增、减出力报价，在满足系统运行约束的前提下，使得总运行成本最小，目标函数为：式中：f为出清模型原有的目标函数；n
d
为弹性负荷总数；t为系统规划期内的周期总数；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力和增出力；分别为第d个弹性负荷在时段t时的减出力报价和增出力报价。4.根据权利要求3所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：所述模型的约束条件包括：系统负荷平衡约束：发电机总出力+负荷减出力-负荷增出力＝负荷预测值，具体如下：p
i,t
为发电机i在t时刻都出力大小；n为发电机总数；d
t
为时段t时的负荷预测大小；t
j,t
为时段t的备用容量大小；n
t
为节点数；弹性负荷上下限约束：增出力或者减出力后的弹性负荷大小不能偏离预测值太大，约束如下：束如下：式中，为第d个弹性负荷在时段t时的负荷预测值，α
1,d
、α
2,d
分别为第d个弹性负荷的最大减出力偏差率和最大增出力偏差率；分别为第d个弹性负荷的减出力状态量和增出力状态量；状态控制约束：
4)断面潮流约束5.根据权利要求4所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：求解模型，获得需求侧响应市场的中标结果的方法包括：步骤1.2、在市场初期或无现货市场时，不考虑需求响应对负荷备用的影响，求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得需求侧响应市场的中标结果。6.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：步骤2所述负荷备用容量计算方法包括：负荷备用以平衡瞬间负荷波动与负荷预计偏差，考虑到需求侧响应具备削峰效果，负荷备用留取容量r计算如下：r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中，a％为没有需求侧响应时的备用留取比例，p
d.max
为没有需求侧响应时的负荷峰值，a为需求侧响应市场的中标量，b％为需求响应的平均执行率；a'％为考虑需求侧响应后的备用留取比例。7.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：步骤3所述判断是否达到收敛条件的方法包括：采用多次迭代的方法确定负荷备用容量，收敛条件为：每次求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型所获得的需求响应中标结果，均与步骤1中需求侧响应中标结果做对比，判断偏差是否在允许范围之内。8.根据权利要求7所述的一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：当不满足收敛条件时，根据获得的需求响应中标结果，通过式(7)和式(8)更新负荷备用容量，返回步骤2，进入下一次迭代；当满足收敛条件时，输出更新后的负荷备用容量，迭代结束。

技术总结

本发明公开了一种考虑需求侧响应的负荷备用留取方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：不考虑需求响应对负荷备用的影响，建立电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，并求解该模型，获得需求侧响应市场的中标结果；步骤2：根据需求侧响应市场的中标结果调整负荷备用容量，重新求解电能量市场和需求侧响应市场联合出清模型，获得机组发电计划以及需求侧响应市场中标结果；步骤3：判断是否达到收敛条件，如果否，则调整负荷备用容量返回步骤2；如果是，则输出负荷备用留量；解决了现有技术对负荷备用留取的方法主观性影响大及未考虑需求响应等技术问题。求响应等技术问题。求响应等技术问题。