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引言

現貨市場在電力市場中發揮著極其重要的作用,但當出現實時偏差電量時,可能會導致售電公司利潤下降,也可能會影響電力系統的安全穩定運行。為此,應盡量避免或減少實時偏差電量。

現有研究中,計及用戶需求響應,構建了雙層售電公司的購售電決策模型:利用場景法模擬現貨價格、電力需求等風險隨機變量,將售電公司預期收益最高作為目標函數,以此獲得風險評估與購售電業務綜合決策模型:將用戶負荷視為需求響應資源,將其作為平衡資源,制訂兩類需求響應策略,基于以上策略,提出了平衡市場優化交易策略。但現有研究對于客戶側可調節資源對實時偏差電量的影響這一問題鮮有討論。因此,本文針對電力現貨市場的用戶側允許申報偏差外收益處理機制,建立3種客戶側可調節資源模型,提出了一種實時偏差電量管控策略。通過算例證明了新策略可有效降低實時偏差電量管控總成本,并分析了預測精度對實時偏差電量管控策略的影響。

1用戶側允許申報偏差外收益處理機制

用戶側允許申報偏差外收益處理機制原理如圖1所示。

(1）對于圖1中的正允許偏差部分,應返還的價差收益為:

式中:C^p_t為價差收益:P_real,t為實時市場結算價格:P_ahead,t為日前市場結算價格:Q_real,t為實時市場實際用電量:Q_ahead,t為日前市場申報電量:λ為允許偏差比例。

(2）對于圖1中的負允許偏差部分,應返還的價差收益為:

式中:C^N_t為上述機制觸發時返還的價差收益。

2客戶側可調節資源建模

2.1客戶側儲能設備

客戶側儲能設備租用成本如下:

式中:C_ES為租用客戶側儲能設備所花費的總成本:p^K_ES為客戶側儲能設備的單位電量租用成本:T為所租用客戶側儲能設備的時段數:K為所租用客戶側儲能設備的數目。

客戶側儲能設備的約束條件如下:

式中:S^K_t為客戶側儲能設備的荷電狀態；η^K_ES為租用的客戶側儲能設備的充放電效率:P^k_ES,t為租用的客戶側儲能設備的出力:V^k_ES為租用的客戶側儲能設備的容量。

式中:S^K_min為租用的客戶側儲能設備的荷電狀態最小值:S^K_max為租用的客戶側儲能設備的荷電狀態最大值。

儲能設備出力約束:

式中:P^K_min為租用的客戶側儲能設備的出力最小值:P^K_max為租用的客戶側儲能設備的出力最大值。

式中:Q^K_load,t為負荷值:R^k為變壓器容改需計費申報值。

2.2可中斷負荷

調用可中斷負荷花費的總成本如下:

式中:C_dlc為調用的總成本:M為調用的數目:L^m_dic,t為實際削減量:p^m_dic,cp為單位電量補償價格:p^m_retail為零售電價。

可中斷負荷的約束條件如下:

式中:L^m_min為削減量下限:L^m_max為削減量上限。

式中:R^m_dlcdown為向下爬坡限值:L^m_dic,t為t時刻可中斷負荷實際削減量:L^m_dic,t-1為t-1時刻可中斷負荷實際削減量。

     式中:R^m_dlcup為向上爬坡限值。

2.3可調節負荷調用可調節負荷花費的總成本如下:

式中:C_adj為調用可調節負荷花費的總成本:N為可調節負荷總數:Lⁿ_adj,t為可調節負荷出力:Lⁿ_base為基線負荷:pⁿ_retail為零售電價:pⁿ_adj,cp為調節電量補償價格。

可調節負荷的約束條件如下:

3實時偏差電量管控策略

本文所提出的實時偏差電量管控策略以調用客戶側儲能、可中斷負荷、可調節負荷等3種客戶側資源成本最小為目標,目標函數如下:

如果售電公司認為沒有達到用戶側允許申報偏差外收益處理機制觸發條件,則不進行約束,即售電公司只對滿足用戶側允許申報偏差外收益處理機制的時段進行約束,此時,約束條件如下:

式中:P_fore,t為預測電價:T₁為滿足用戶側允許申報偏差外收益處理機制的時段數。

如果售電公司認為除了滿足用戶側允許申報偏差外收益處理機制的時段,其他時段也應進行相應的約束,此時,約束條件還包括:

式中:T₂為不觸發機制的時段集合。

為驗證新方法的有效性,利用快速前向選擇法構建6個典型場景合集進行實驗分析。需要說明的是,本文是依據實時偏差電量管控時段的個數從小到大進行編號。

4算例分析

4.1參數設置

算例中的3種客戶側可調節資源包括:4個客戶側儲能設備、4個可中斷負荷、6個可調節負荷。本文選用的日前與實時市場電價數據為2017年的РJM電力市場第3季度的數據,其中零售電價為35美元/（MW·h）。采用最新的機器學習算法輕量級梯度提升機對實時市場電價與負荷曲線進行預測分析,預測誤差約為5%。

4.2實時偏差電量管控策略分析

圖2為場景1下的實時偏差電量。

由圖2可知,調整后場景1下的實時偏差電量均在允許范圍內,且隨著允許偏差比例的增大而增大。

圖3給出了不同場景下的允許偏差比例與實時偏差電量管控總成本的關系。

由圖3可知,在同一允許偏差比例下,場景編號越大,總成本越高:同時,在同一個場景下,所對應的允許偏差比例越小,導致的偏差電量管控所需花費的總成本越高。

4.3敏感性分析

分析場景1下不同的負荷預測誤差在不同的允許偏差比例下的實時偏差電量管控總成本,如圖4所示。

由圖4可知,同一允許偏差比例下預測誤差越小,實時偏差電量管控總成本越小,且總成本隨著負荷預測誤差的增加而增加。

5結語

本文針對電力現貨市場中的實時偏差電量結算問題,介紹了用戶側允許申報偏差外收益處理機制,通過建立客戶側可調節資源模型,研究實時市場下的偏差電量管控策略。本文所做工作具有一定的實際意義,可為進行實時偏差電量管控提供指導。