跨省区电力交易路径搜索方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明属于电力现货市场交易技术领域，具体涉及一种跨省区电力交易路径搜索方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.深度优先搜索算法，是一种用于遍历、搜索树或图的一种搜索算法。在图论理论中，图是由若干给定的点及两点间的连接线所构成的图形，这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系，用点代表事物，用连接线表示相应两个事物间的关系。深度优先搜索算法的实现思路是在图、搜索树或者遍历中搜索某个目标节点时，从起始节点开始搜索，直到无法找到新的连通节点，如果找到了目标节点，就结束搜索，没有找到就回溯到上一个节点，然后更换新的连通节点，重复以上过程直到找到目标节点或者找遍所有可行节点为止。
3.在跨省区电力交易中，按照电网拓扑结构的等值模型，定义有向图中点和连接线在跨省区交易网络模型中的物理含义。构建有向图，有向图中节点作为交易节点，有向图中的弧为节点间电力传输的输电通道。为了确定跨省区电力交易中买卖双方达成交易所需的交易路径，即输电通道的顺序组合，需要在跨省区交易网络模型中搜索任意买卖方所在节点间可行的交易路径。深度优先算法，是沿着树的深度遍历树的节点，尽可能遍历搜索树的分支。也就是说，从根节点开始，它会首先遍历根节点的第一个子节点，接着遍历子节点的第一个子节点，并沿着树的深度一直遍历下去。
4.现有基于深度优先搜索算法的跨省区电力交易路径搜索方法主要存在以下缺点：一是缺少全部节点间全路径搜索方法。深度优先搜索算法可实现节点间最优路径搜索，但未完成节点间可行全部路径的搜索，且未实现网络图中任意两节点间的全部路径搜索。
5.二是所搜索的网络模型相对简单，搜索算法无法适应跨省区电力交易网络模型的特点。深度优先搜索主要面向常规的有向图，仅包含节点、节点间的边及边的方向等信息。这类有向图构成的网络模型相对简单。但在跨省区电力交易网络的路径搜索中，需要考虑节点所属的区域以及节点间存在多个输电通道的特点，解决节点间多输电通道场景下的高效搜索、重复搜索等问题。
6.三是缺少满足跨省区电力交易要求的路径筛选方法。跨省区电力交易中根据业务需求，需要对交易路径途径节点数、途径区域数等参数进行限制。现有技术无法按照跨省区电力交易设定的寻径规则，在路径搜索中自动筛选交易路径。
7.四是缺少计及通道输电价和网损率的交易路径基准成本计算方法。现有技术无法考虑节点间电力输送的损耗，无法根据交易路径途径输电通道输电价和网损率，计算交易路径的基准输电成本。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种跨省区电力交易路径搜索方法、系统、设备及存储介质，可支撑在更大交易范围、更复杂交易网络下高效的开展省间电力现货交易。
9.为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：第一方面，提供一种跨省区电力交易路径搜索方法，包括：根据输电通道信息检索各节点与其他节点的连通性，形成各节点间的连通性矩阵；根据输入参数确定路径搜索范围，形成搜索节点序列；根据节点连通性矩阵，获取与当前节点连通的节点，作为连通节点，按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索，形成两个节点间各个路径途径节点的集合；将已搜索出的所有路径，按照寻径规则筛选交易路径，将交易路径信息进行输出。
10.作为一种优选方案，还包括获取跨省区现货交易网络模型数据以及成本参数的步骤；所述跨省区现货交易网络模型数据包括交易节点信息、输电通道信息；所述成本参数包括首端省输电价、区域电网输电价格和区域电网输电网损率、输电通道输电价格和输电通道输电网损率；最后，根据交易路径中各输电通道的输电价格和网损，按照预设基准申报价格，计算交易路径的基准输电成本。
11.作为一种优选方案，所述交易路径的基准输电成本为基准购电申报电价与折算至卖电侧的申报电价之差，计算表达式如下：卖电侧的申报电价之差，计算表达式如下：式中：为折算至卖电侧的买电方基准申报电价，为买电方基准申报电价，为第d个输电通道的输电价格，为第d个输电通道的网损折价，s为交易路径输电成本，d为交易路径的输电通道集合。
12.作为一种优选方案，所述寻径规则的制定内容包括途径节点个数、途径区域个数以及是否重复进入同一区域；对按照寻径规则筛选出的交易路径，根据路径途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接；当节点间存在多个输电通道时，将已有路径按照不同输电通道展开为多条路径，将新产生的路径与已展开路径进行拼接，直至完成所有节点间通道的展开和拼接。
13.作为一种优选方案，还包括获取路径搜索规则的步骤；所述路径搜索规则的制定内容包括是否按规则搜索路径、路径最大途径节点数、是否可途径同一区域、途径最大区域数以及是否采用最优路径；按照路径搜索规则在路径搜索范围内形成所述搜索节点序列，所述路径搜索范围包括两节点间路径搜索、单一节点送出路径搜索以及单一节点受入路径搜索。
14.作为一种优选方案，所述按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索的步骤包括：生成各连通节点的搜索索引，按索引依次前溯至连通节点，连通节点作为前溯节点；标记已完成搜索的索引，将前溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态，将前溯节点加入路径节点集合；若当前节点所有连通节点均已搜索，或连通节点已位于路径节点集合中，则返回回溯搜索标记；在路径途径节点堆栈中，获取上一个途径节点，上一个途径节点为回溯节点；在节点的连通性矩阵中，获取回溯节点的搜索索引，将搜索索引指向下一个索引号；将回溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态；若当前节点为目的节点，视为完成一条路径搜索，将路径途径节点堆栈存入交易路径途径节点集合；若当前节点返回为起始节点，且无可前溯搜寻的节点，则视为两节点间路径搜寻结束。
15.作为一种优选方案，所述将交易路径信息进行输出的步骤，交易路径信息包括交易路径名称、起始节点、目的节点、起始区域、目的区域、途径节点、输电通道顺序连接以及基准输电成本；并且，将已搜索出交易路径的寻径信息进行输出，包括交易路径名称、是否符合寻径规则以及不符合寻径规则原因。
16.第二方面，提供一种跨省区电力交易路径搜索系统，包括：节点连通性分析模块，用于根据输电通道信息检索各节点与其他节点的连通性，形成各节点间的连通性矩阵；路径搜索范围确定模块，用于根据输入参数确定路径搜索范围，形成搜索节点序列；节点间路径搜索模块，用于根据节点连通性矩阵，获取与当前节点连通的节点，作为连通节点，按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索，形成两个节点间各个路径途径节点的集合；交易路径筛选模块，用于将已搜索出的所有路径，按照寻径规则筛选交易路径，将交易路径信息进行输出。
17.作为一种优选方案，还包括交易路径基准输电成本计算模块，用于计算交易路径的基准输电成本，所述交易路径的基准输电成本为基准购电申报电价与折算至卖电侧的申报电价之差，计算表达式如下：报电价之差，计算表达式如下：式中：为折算至卖电侧的买电方基准申报电价，为买电方基准申报电价，为第d个输电通道的输电价格，为第d个输电通道的网损折价，s为交易路径输电成本，d为交易路径的输电通道集合。
18.作为一种优选方案，还包括输电通道展开和拼接模块，用于对按照寻径规则筛选出的交易路径，根据路径途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接；当节点间存在多个输电通道时，将已有路径按照不同输电通道展开为多条路径，将新产生的路径与已展开路径进行拼接，直至完成所有节点间通道的展开和拼接。
19.作为一种优选方案，所述节点间路径搜索模块按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索时执行：生成各连通节点的搜索索引，按索引依次前溯至连通节点，连通节点作为前溯节点；标记已完成搜索的索引，将前溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态，将前溯节点加入路径节点集合；若当前节点所有连通节点均已搜索，或连通节点已位于路径节点集合中，则返回回溯搜索标记；在路径途径节点堆栈中，获取上一个途径节点，上一个途径节点为回溯节点；在节点的连通性矩阵中，获取回溯节点的搜索索引，将搜索索引指向下一个索引号；将回溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态；若当前节点为目的节点，视为完成一条路径搜索，将路径途径节点堆栈存入交易路径途径节点集合；若当前节点返回为起始节点，且无可前溯搜寻的节点，则视为两节点间路径搜寻结束。
20.第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器，存储至少一个指令；及处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现所述跨省区电力交易路径搜索方法的步骤。
21.第四方面，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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述跨省区电力交易路径搜索方法的步骤。
22.相较于现有技术，本发明第一方面至少具有如下的有益效果：在进行节点间路径搜索时，根据节点连通性矩阵，获取与当前节点连通的节点，作为连通节点，按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索，形成两个节点间各个路径途径节点的集合，按照寻径规则在已搜索出的所有路径中筛选交易路径，实现了基于寻径规则的交易路径自动筛选，保证了交易路径满足跨省区电力交易要求，解决了节点间多通道场景下的路径搜索问题，能够应用于跨区域富余可再生能源现货市场的交易路径搜索功能，促进清洁能源消纳和跨省区电力互济，充分发挥电力市场的资源优化配置作用。
23.进一步的，通过引入基准申报价格，考虑输电通道的输电价格和网损计算交易路径的基准输电成本，有效评估了交易路径输电成本，为筛选交易路径提供了准确依据。
24.进一步的，优化了路径搜索的网络模型，对按照寻径规则筛选出的交易路径，根据路径途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接；当节点间存在多个输电通道时，将已有路径按照不同输电通道展开为多条路径，将新产生的路径与已展开路径进行拼接，直至完成所有节点间通道的展开和拼接，采用路径途径输电通道折叠与展开，解决节点间多输电通道场景下的高效搜索、重复搜
索等问题。
25.可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1 本发明实施例跨省区电力交易路径搜索方法整体流程图；图2 本发明实施例跨省区电力交易路径搜索方法节点间路径搜索流程图；图3 本发明实施例跨省区电力交易路径搜索系统工作原理框图。
具体实施方式
28.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术的实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
29.另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.跨区域省间交易网络中的输电通道可分为物理输电通道和虚拟输电通道。物理输电通道主要包括跨省区联络线、省间联络线、区域电网和省内交流输电断面。虚拟输电通道可用于区域内多省送受入电力总和约束或多通道输电容量约束，也可作为交流环网中省间虚拟交易通道。交易路径由卖电节点和买电节点之间的输电通道顺序链接形成。
31.为了满足长距离、链式接力输电通道日趋复杂的运行特性，促进余缺资源跨省区大范围配置，保证跨省区电力现货交易能够高效运行，实现交易路径维护的自动化和智能化，助力市场交易范围不断扩大，本发明跨省区电力交易路径搜索方法主要需解决以下技术问题：一是解决全部节点间全路径搜索难题。根据预设的搜索范围，搜索所选节点间的交易路径。除搜索节点间最优路径外，还需实现节点间全部可行路径的搜索。
32.二是在路径搜索过程中，不仅要解决传统节点、边的组合关系，还要考虑路径中节点所属的区域、路径途径的区域。同时，当节点间存在多条通道时，还需要对解决路径重复搜索以及路径途径通道组合的指数级扩增问题。
33.三是提出符合跨省区电力交易要求的路径筛选方法。路径搜索过程中对已搜索出的路径按照预设规则进行筛选，并对筛选情况进行记录。
34.四是解决交易路径基准成本计算问题。根据交易路径途径输电通道输电价和网损率，按照设定基准申报价格，计算交易路径的基准成本，用于评价交易路径的可行性。
35.实施例1请参阅图1，本发明实施例跨省区电力交易路径搜索方法包括以下步骤：
s1.通过电力现货交易系统获取并准备跨省区现货交易网络模型，如交易节点、输电通道信息等基础数据。成本参数包括首端省输电价、区域电网输电价和网损率、输电通道输电价格和网损率等。
36.s2.通过电力现货交易系统获取路径搜索规则，路径搜索规则的制定内容包括是否按规则搜索路径、路径最大途径节点数、是否可途径同一区域、途径最大区域数、是否采用最优路径等。
37.s3.根据输电通道的首端节点、末端节点和可成交方向等信息，检索各节点与其他节点的连通性，并形成各节点间的连通性矩阵。
38.s4.确定路径搜索范围。路径搜索范围包括两节点间路径搜索、单一节点送出路径搜索、单一节点受入路径搜索。可根据输入参数，确定路径搜索范围，并形成搜索节点序列。
39.s5.按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索，形成两个节点间各个路径途径节点的集合。如附图2所示，本实施例节点间路径搜索具体包括：5.1 初始化路径途径节点堆栈。
40.5.2 初始化节点访问状态数组。
41.5.3 更新起始节点访问状态数组。
42.5.4 搜寻方向判断。若为起始节点，则进行向前搜寻；若已无可前进节点，则寻径结束。
43.5.5 前溯搜寻。根据节点连通性矩阵，获取与当前节点连通的节点，作为连通节点。生成各连通节点的搜索索引，按索引依次前溯至连通节点，该连通节点作为前溯节点。标记已完成搜索的索引，将前溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态，将前溯节点加入路径节点集合。若当前节点所有连通节点均已搜索，或该连通节点已位于路径节点集合中，则返回回溯搜索标记。
44.5.6 回溯搜寻。在路径途径节点堆栈中，获取上一个途径节点，即回溯节点。在节点连通性矩阵中，获取回溯节点的搜索索引，将搜索索引指向下一个索引号。将回溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态。
45.5.7 路径记录。若当前节点为目的节点，视为完成一条路径搜索，将路径途径节点堆栈存入交易路径途径节点集合。
46.5.8 路径搜寻结束。若当前节点返回为起始节点，且无可前溯搜寻的节点，则视为两节点间路径搜寻结束。
47.s6.将前述步骤已搜索出所有路径，按照寻径规则进行筛选，并记录每条路径是否符合规则及不符合规则的原因。寻径规则的制定内容包括途径节点个数、途径区域个数、是否重复进入同一区域。
48.s7.将前述步骤符合寻径规则的交易路径，按照路径途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接。该顺序连接即作为一条交易路径。当节点间存在多个输电通道时，将已有路径按照不同输电通道展开为多条路径，并将新产生的路径与已展开路径进行拼接，直至完成所有节点间通道的展开和拼接。
49.s8.将前述步骤的交易路径，根据交易路径中各输电通道的输电价格和网损，按照预设基准申报价格，计算交易路径的基准输电成本。交易路径的输电成本为基准购电申报
电价与折算至卖电侧的申报电价之差。计算方法为：（1）（2）式中：为折算至卖电侧的买电方基准申报电价，为买电方基准申报电价，为第d个输电通道的输电价格，为第d个输电通道的网损折价，s为交易路径输电成本。d为交易路径的输电通道集合。
50.s9.将符合寻径规则的交易路径信息进行输出，包括交易路径名称、起始节点、目的节点、起始区域、目的区域、途径节点、输电通道顺序连接、基准输电成本等信息。将已搜索出交易路径寻径信息进行输出，包括交易路径名称、是否符合寻径规则、不符合寻径规则原因等。
51.上述本发明实施例跨省区电力交易路径搜索方法主要具备以下特点：1、实现了一种基于节点搜索索引的路径搜索方法。根据网络模型生成节点连通矩阵，获取各节点的连通节点集，并对各连通节点设置搜索索引。通过搜索索引，判断当前节点的可搜索方向，确定前溯、回溯或结束等搜索动作，实现对节点间全路径的搜索。
52.2、实现了一种考虑节点间多输电通道场景的交易路径展开和拼接方法。根据交易路径的途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接，将交易路径的节点连接关系转化成输电通道连接关系，提升了路径搜索效率，适应跨省区电力现货交易网络的特点。
53.3、实现了一种基于寻径规则的交易路径筛选方法。通过构建符合跨省区电力现货交易要求的寻径规则，实现对路径途径节点数、路径途径区域数、避免往复穿越同一区域等规则的校验，保证了交易路径搜索的合理性和适用性。
54.4、实现了一种跨省区交易路径的基准输电成本计算方法。根据设定基准申报价格，计及交易路径途径通道的输电价格和网损，计算各交易路径的基准输电成本，为交易路径的选择提供参考指标。
55.实施例2本发明另一实施例还提出一种跨省区电力交易路径搜索系统，包括：节点连通性分析模块，用于根据输电通道信息检索各节点与其他节点的连通性，形成各节点间的连通性矩阵；路径搜索范围确定模块，用于根据输入参数确定路径搜索范围，形成搜索节点序列；节点间路径搜索模块，用于根据节点连通性矩阵，获取与当前节点连通的节点，作为连通节点，按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索，形成两个节点间各个路径途径节点的集合；交易路径筛选模块，用于将已搜索出的所有路径，按照寻径规则筛选交易路径，将交易路径信息进行输出。
56.在一种可能的实施方式中，本发明跨省区电力交易路径搜索系统还包括交易路径基准输电成本计算模块，用于计算交易路径的基准输电成本，所述交易路径的基准输电成本为基准购电申报电价与折算至卖电侧的申报电价之差，计算表达式如下：本为基准购电申报电价与折算至卖电侧的申报电价之差，计算表达式如下：式中：为折算至卖电侧的买电方基准申报电价，为买电方基准申报电价，为第d个输电通道的输电价格，为第d个输电通道的网损折价，s为交易路径输电成本，d为交易路径的输电通道集合。
57.在一种可能的实施方式中，本发明跨省区电力交易路径搜索系统还包括输电通道展开和拼接模块，用于对按照寻径规则筛选出的交易路径，根据路径途径节点，依序确定各节点间的输电通道，将各节点间的输电通道进行拼接，形成各输电通道的顺序连接；当节点间存在多个输电通道时，将已有路径按照不同输电通道展开为多条路径，将新产生的路径与已展开路径进行拼接，直至完成所有节点间通道的展开和拼接。
58.在一种可能的实施方式中，节点间路径搜索模块按照搜索节点序列，依次完成序列中两个节点间的路径搜索时执行：生成各连通节点的搜索索引，按索引依次前溯至连通节点，连通节点作为前溯节点；标记已完成搜索的索引，将前溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态，将前溯节点加入路径节点集合；若当前节点所有连通节点均已搜索，或连通节点已位于路径节点集合中，则返回回溯搜索标记；在路径途径节点堆栈中，获取上一个途径节点，上一个途径节点为回溯节点；在节点的连通性矩阵中，获取回溯节点的搜索索引，将搜索索引指向下一个索引号；将回溯节点更新为当前节点，更新节点访问状态；若当前节点为目的节点，视为完成一条路径搜索，将路径途径节点堆栈存入交易路径途径节点集合；若当前节点返回为起始节点，且无可前溯搜寻的节点，则视为两节点间路径搜寻结束。
59.参见图3，由模型及参数数据生成模块生成路径搜索所需的模型及参数数据。本发明跨省区电力交易路径搜索系统获取模型及参数数据，按照输入的搜索范围，搜索各节点间的交易路径，并输出路径搜索结果和路径搜索记录。路径结果解析模块获取路径搜索结果，并对结果进行解析。搜索记录查询模块获取路径搜索记录，并提供记录查询功能。
60.实施例3本发明的另一实施例还提出一种电子设备，包括：存储器，存储至少一个指令；及处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现所述跨省区电力交易路径搜索方法的步骤。
61.实施例4本发明的另一实施例还提出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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述跨省区电力交易路径搜索方法的步骤。
62.所述计算机程序包括计算机程序代码，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。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。为了便于说明，以上内容仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质是非暂时性的，可以存储在各种电子设备形成的存储装置当中，能够实现本发明实施例方法记载的执行过程。
63.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。
64.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。应理解为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。
65.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。
66.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。
67.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。