一种适用于省级日前电能市场的市场力识别方法及系统与流程

1.本发明涉及一种适用于省级日前电能市场的市场力识别方法及系统，属于电力系统自动化技术领域。


背景技术：

[0002]“市场力”这一概念源自经济学，指市场成员在非完全竞争市场中，由于所占市场份额相对较大而获得的以某种方式操纵市场价格的能力。电力市场中的市场力定义为“具有以盈利为目的，操纵电价，在一段时间内使之远离正常竞争价格水平的能力”。
[0003]
由于电力行业发电侧集中度高且输电存在容量约束等特点，电力市场中的市场力广泛存在。市场力被滥用将会造成非常严重的后果，包括市场竞争效率的下降、社会福利的“无谓损失”和消费者的财产损失。此外，不透明的电价还会造成发电资源的浪费和电力生产投资的浪费。
[0004]
在实际情况下，单纯地拥有市场力并不会被认为是一种违规行为，在对市场力的认识层面上，行为事实才是市场力的关键体现。如何评估市场成员是否动用了市场力，以及动用市场力对市场造成的影响大小，才是电力监管机构关注的重点。由于市场力滥用的现象及条件很难被准确定义，市场监管机构一般倾向于从市场结构或者特殊的事件(例如经济持留或者物理持留)来确定市场力的识别及其对电价的操纵程度。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提出一种适用于省级日前电能市场的市场力识别方法及系统，以有效识别发电机组是否有可能行使市场力，降低市场主体行使市场力的风险。
[0006]
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]
一方面，一种适用于省级日前电能市场的市场力识别方法，包括：
[0008]
采集各发电机组申报电量和价格信息；
[0009]
基于发电机组申报电量和价格参数，建立以全网购电总成本最低为目标函数，考虑省间联络线计划、机组运行约束和电网安全约束的省级日前电能市场出清优化计算模型；
[0010]
根据采集的各发电机组申报电量和价格信息，对所述省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第一发电计划曲线和第一节点电价；
[0011]
根据所述第一发电计划曲线和第一节点电价，计算各发电机组的市场收入；
[0012]
将各发电机组申报电量和价格信息替换为政府核定成本，重新对省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第二发电计划曲线和第二节点电价；
[0013]
根据所述第二发电计划曲线和第二节点电价，计算各发电机组的核定收入；
[0014]
计算发电机组市场收入与核定收入的差异，若所述差异超过预定阈值，对市场运营机构发出报警信息。
[0015]
进一步地，所述各发电机组申报电量和价格信息包括各发电机组在运行日前若干时段申报的价格和电量。
[0016]
进一步地，所述发电机组包括火电机组和/或新能源机组，所述火电机组申报的电量和价格信息包括在正常出力范围内申报的非递减电量-价格曲线以及申报的火电机组启动费用；所述新能源机组申报的电量和价格信息包括申报的次日若干时段发电功率预测，以及在正常出力范围内申报的非递减电量-价格曲线。
[0017]
进一步地，所述省级日前电能市场出清优化计算模型的目标函数为：
[0018][0019]
其中，t表示日前机组申报电量和价格的时段总数；n表示机组总台数；p
i,t
表示机组i在t时段的出力；c
i,t
(p
i,t
)、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用和空载费用，其中机组运行费用c
i,t
(p
i,t
)是与机组申报的各段出力区间和对应能量价格有关的多段线性函数；m为用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；多段线性函数；m为用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；ns为断面总数；
[0020]
其中，机组出力表达式为：
[0021][0022][0023]
其中nm为机组报价段的总段数；p
i,t,m
为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力；分别为机组i申报的第m个出力区间上、下界；
[0024]
机组运行费用表达式为：
[0025][0026]
其中c
i,m
为机组i申报的第m个出力区间对应的能量价格。
[0027]
进一步地，所述目标函数的约束条件为：
[0028][0029][0030][0031]
[0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041][0042]
其中，式(5)为系统负荷平衡约束，p
i,t
表示机组i在时段t的出力，t
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率，nt为联络线总数，d
t
为时段t的系统负荷；式(6)和式(7)分别为系统正备用容量约束和系统负备用容量约束，α
i,t
表示机组i在时段t的启停状态，α
i,t
＝0表示机组停机，α
i,t
＝1表示机组开机；为机组i在时段t的最大出力；为时段t的系统正备用容量要求；为机组i在时段t的最小出力；为时段t的系统负备用容量要求；式(8)和式(9)为系统旋转备用约束，为机组i最大上爬坡速率，为机组i最大下爬坡速率；分别为时段t上调、下调旋转备用要求；式(10)和式(11)为特殊机组状态约束，i
s1
为必开机组的全集；i
s2
为必停机组的全集；式(12)和式(13)分别为机组出力上下限约束和机组群出力上下限约束，其中分别为机组群w在时段t的最大、最小出力；式(14)和式(15)为机组爬坡约束；式(16)和式(17)为机组最小连续开停时间约束，tu、td分别为机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；分别为机组i在时段t时已经连续开机的时间和连续停机的时间；式(18)为断面潮流限值约束，分别为断面s的潮流传输极限；g
s-i
为机组i所在节点对断面s的功率转移分布因子；g
s-j
为联络线j所在节点对断面s的功率转移分布因子；d
k,t
为母线负荷k在时段t的负荷预测值；g
s-k
为母线负荷k所在节点对断面s的功率转移分布因子；k为母线负荷总数目。
[0043]
进一步地，所述发电机组市场收入与核定收入的差异根据下式进行计算：
[0044][0045]
其中，bi为市场收入与核定收入差异比例；ri为机组i的市场收入；hi为机组i的核定收入。
[0046]
另一方面，一种适用于省级日前电能市场的市场力识别系统，包括：
[0047]
采集模块，用于采集各发电机组申报电量和价格信息；
[0048]
模型建立模块，用于基于发电机组申报电量和价格参数，建立以全网购电总成本最低为目标函数，考虑省间联络线计划、机组运行约束和电网安全约束的省级日前电能市场出清优化计算模型；
[0049]
第一求解模块，用于根据采集的各发电机组申报电量和价格信息，对所述省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第一发电计划曲线和第一节点电价；
[0050]
第一计算模块，用于根据所述第一发电计划曲线和第一节点电价，计算各发电机组的市场收入；
[0051]
第二求解模块，用于将各发电机组申报电量和价格信息替换为政府核定成本，重新对省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第二发电计划曲线和第二节点电价；
[0052]
第二计算模块，根据所述第二发电计划曲线和第二节点电价，计算各发电机组的核定收入；
[0053]
判断模块，用于计算发电机组市场收入与核定收入的差异，若所述差异超过预定阈值，则对市场运营机构发出报警信息。
[0054]
一种电子设备，包括，一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述方法中的任一方法的指令。
[0055]
一种可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据所述方法中的任一方法。
[0056]
本发明至少具有以下有益效果：本发明通过获取发电机组自主申报价格与政府核定成本，对省级日前电能市场进行两次出清，并进行发电机组电能收入计算，给出了有效、实用的市场力识别方法，从而确保市场成员的行为合法合规、减少报价博弈对市场竞争的不利影响，确保市场价格公平合理，有效抑制市场力，对省级电力市场的市场力监测机制设计具有借鉴意义，利于电力现货市场有效运营、健康发展。
附图说明
[0057]
图1是本发明方法原理框图；
[0058]
图2是本发明系统结构框图。
具体实施方式
[0059]
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0060]
结合图1所示，一种适用于省级日前电能市场的市场力识别方法，包括：
[0061]
步骤s1，采集各发电机组申报电量和价格信息；
[0062]
采集参与日前电力现货市场交易的发电机组申报电量、价格信息。其中，发电机组采用基于边际成本的分时分段报价。在本实施例中，以15min为一时段，每台发电机组都需要对24h中的每个时段进行价格和电量的申报。
[0063]
各发电机组以“价格-电力-时段”这种基本形式上报报价。价格是该交易申报的单价，电力是可供出清的瞬时电能量，时段是该报价信息在某日的某个15min时间段内有效。
[0064]
发电机组包括火电机组和/或新能源机组，火电机组在正常出力范围内申报的非递减电量-价格曲线，并申报火电机组启动费用。新能源机组根据次日发电功率预测曲线，申报次日若干时段(例如96个时段)发电功率预测，并在正常出力范围内申报非递减电量-价格曲线。
[0065]
步骤s2，基于发电机组申报电量和价格参数，建立以全网购电总成本最低为目标函数，考虑省间联络线计划、机组运行约束和电网安全约束的省级日前电能市场出清优化计算模型；
[0066]
将省间联络线计划作为省级日前电能市场交易机组竞价阶段的边界条件，发电机组电能价格参数为其自主申报的价格，目标函数为全网购电总成本最低，以机组运行约束、电网安全约束为条件，建立省级日前电能市场出清优化计算模型。
[0067]
其中，建立的省级日前电能市场出清优化计算模型的目标函数为：
[0068][0069]
其中，t表示所考虑的日前时段总数，在本实施例中，日前为每15分钟一个时段，考虑96个时段；n表示机组总台数；p
i,t
表示机组i在t时段的出力；c
i,t
(p
i,t
)、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用和空载费用，其中机组运行费用c
i,t
(p
i,t
)是与机组申报的各段出力区间和对应能量价格有关的多段线性函数，机组启动费用是与机组停机时间有关的函数，以表示机组在不同状态(冷态/温态/热态)下的启动费用，机组运行空载费用表示机组在运行状态下空载成本(包括开停机过程)；m为用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；ns为断面总数。
[0070]
其中，机组出力表达式为：
[0071][0072][0073]
其中，nm为机组报价段的总段数；p
i,t,m
为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力；分别为机组i申报的第m个出力区间上、下界。
[0074]
机组运行费用表达式为：
[0075][0076]
其中，nm为机组报价总段数；c
i,m
为机组i申报的第m个出力区间对应的能量价格。
[0077]
约束条件包括：机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束、机组群出力上下限约束、系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束、断面潮流限值约束等。
[0078]
更具体的，约束条件为：
[0079]
(1)系统负荷平衡约束
[0080]
对于每个时段t，负荷平衡约束可以描述为：
[0081][0082]
其中，p
i,t
表示机组i在时段t的出力，t
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率(送入为正、输出为负)，nt为联络线总数，d
t
为时段t的系统负荷。
[0083]
(2)系统正备用容量约束
[0084]
在确保系统功率平衡的前提下，为了防止系统负荷预测偏差以及各种实际运行事故带来的系统供需不平衡波动，一般整个系统需要留有一定的容量备用。
[0085]
具体的，需要保证每天的总开机容量满足系统的最小备用容量。系统正备用容量约束可以描述为：
[0086][0087]
其中，α
i,t
表示机组i在时段t的启停状态，α
i,t
＝0表示机组停机，α
i,t
＝1表示机组开机；为机组i在时段t的最大出力；为时段t的系统正备用容量要求。
[0088]
(3)系统负备用容量约束
[0089]
系统负备用容量约束可以描述为：
[0090][0091]
其中，为机组i在时段t的最小出力；为时段t的系统负备用容量要求。
[0092]
(4)系统旋转备用约束
[0093]
各个时段机组出力的上调能力总和与下调能力总和需满足实际运行的上调、下调旋转备用要求。
[0094][0095]
[0096]
其中，为机组i最大上爬坡速率，为机组i最大下爬坡速率；分别是机组i在时段t 1的最大、最小出力；分别是机组i在时段t 1的最大、最小出力；分别为时段t上调、下调旋转备用要求。
[0097]
(5)特殊机组状态约束
[0098][0099][0100]
其中，i
s1
为必开机组的全集；i
s2
为必停机组的全集。
[0101]
(6)机组出力上下限约束
[0102]
机组的出力应该处于其最大/最小出力范围之内，其约束条件可以描述为：
[0103][0104]
对于必开机组，在其必开时段内，要求α
i,t
＝1，若有最低出力要求，则上式中取为对应时段的必开最低出力。
[0105]
(7)机组群出力上下限约束
[0106]
机组群的出力应该处于其最大/最小出力范围之内，其约束条件可以描述为：
[0107][0108]
其中，分别为机组群w在时段t的最大、最小出力。
[0109]
(8)机组爬坡约束
[0110]
机组上爬坡或下爬坡时，均应满足爬坡速率要求。爬坡约束可描述为：
[0111][0112][0113]
其中，为机组i最大上爬坡速率，为机组i最大下爬坡速率。
[0114]
(9)机组最小连续开停时间约束
[0115]
由于火电机组的物理属性及实际运行需要，要求火电机组满足最小连续开机/停机时间。最小连续开停时间约束可以描述为：
[0116][0117][0118]
其中，α
i,t
为机组i在时段t的启停状态；tu、td分别为机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；分别为机组i在时段t时已经连续开机的时间和连续停机的时间，可以用状态变量α
i,t
(i＝1～n,t＝1～t)来表示：
[0119][0120][0121]
(10)断面潮流限值约束
[0122]
考虑关键断面的潮流约束，该约束可以描述为：
[0123][0124]
其中，分别为断面s的潮流传输极限；g
s-i
为机组i所在节点对断面s的功率转移分布因子；g
s-j
为联络线j所在节点对断面s的功率转移分布因子；d
k,t
为母线负荷k在时段t的负荷预测值；g
s-k
为母线负荷k所在节点对断面s的功率转移分布因子；k为母线负荷总数目；分别为断面s的正、反向潮流松弛变量。
[0125]
步骤s3，根据采集的各发电机组申报电量和价格信息，对所述省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第一发电计划曲线和第一节点电价；
[0126]
采用发电机组自主申报电量和价格信息，进行省级日前电能市场出清优化计算。具体的，采用分支割平面法，利用成熟的商用混合整数规划求解器对省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解。出清计算后得到运行日96时段机组发电计划曲线、节点电价。
[0127]
步骤s4，根据所述第一发电计划曲线和第一节点电价，计算各发电机组的市场收入；
[0128]
根据步骤s3得到的机组发电计划曲线、节点电价，采用商用求解器，计算得到各机组的电能收入，作为发电机组的市场收入。
[0129]
步骤s5，将各发电机组申报电量和价格信息替换为政府核定成本，重新对省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第二发电计划曲线和第二节点电价；
[0130]
将机组自主申报价格信息替换为政府核定成本，其它参数不变，目标函数与约束条件等与采用机组自主申报价格出清的省级日前电能市场出清优化计算模型相同，重新进行省级日前电能市场出清计算。
[0131]
出清计算后得到运行日96时段机组发电计划曲线、节点电价。
[0132]
步骤s6，根据所述第二发电计划曲线和第二节点电价，计算各发电机组的核定收入；
[0133]
根据步骤s5得到的发电计划曲线、节点电价，计算得到各机组的电能收入，作为发电机组的核定收入。
[0134]
步骤s7，计算发电机组市场收入与核定收入的差异，若所述差异超过预定阈值，对市场运营机构发出报警信息。
[0135]
根据下式，计算发电机组市场收入与核定收入的差异：
[0136][0137]
其中，bi为市场收入与核定收入差异比例；ri为机组i的市场收入；hi为机组i的核定收入。
[0138]
判断差异bi是否超过预定阈值，当bi超过该阈值时，则对市场运营机构发出报警信息，提示该发电机组有可能行使市场力。
[0139]
其中，阈值为机组超额收入阈值，可由电力市场运行机构与政府监管部门事先确定。
[0140]
本发明根据发电机组的自主申报价格与政府核定成本，进行两次省级日前电能市场出清计算，并计算发电机组的市场收入与核定收入，当二者的差异比例超过某阈值时，对市场运营机构发出报警信息，该方法能够有效识别发电机组是否可能行使市场力，从而降低了市场主体行使市场力的风险。
[0141]
如图2所示，一种适用于省级日前电能市场的市场力识别系统，包括：
[0142]
采集模块201，用于采集各发电机组申报电量和价格信息；
[0143]
模型建立模块202，用于基于发电机组申报电量和价格参数，建立以全网购电总成本最低为目标函数，考虑省间联络线计划、机组运行约束和电网安全约束的省级日前电能市场出清优化计算模型；
[0144]
第一求解模块203，用于根据采集的各发电机组申报电量和价格信息，对所述省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第一发电计划曲线和第一节点电价；
[0145]
第一计算模块204，用于根据所述第一发电计划曲线和第一节点电价，计算各发电机组的市场收入；
[0146]
第二求解模块205，用于将各发电机组申报电量和价格信息替换为政府核定成本，重新对省级日前电能市场出清优化计算模型进行求解，得到运行日若干时段机组第二发电计划曲线和第二节点电价；
[0147]
第二计算模块206，根据所述第二发电计划曲线和第二节点电价，计算各发电机组的核定收入；
[0148]
判断模块207，用于计算发电机组市场收入与核定收入的差异，若所述差异超过预定阈值，对市场运营机构发出报警信息。
[0149]
相应的，本发明还提供一种电子设备，包括，一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述方法中的任一方法的指令。
[0150]
本发明还提供一种可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据所述方法中的任一方法。
[0151]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0152]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
[0153]
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。
[0154]
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。
[0155]
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。