本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)市場耦合，更具體地說，它涉及一種靈活爬坡與旋轉備用市場耦合系統(tǒng)。

背景技術：

1、現(xiàn)有的技術方案未考慮靈活爬坡與旋轉備用的市場協(xié)同設計，而只是簡單地在原有旋轉備用市場的基礎上疊加靈活爬坡市場，此類方案將在安全、綠色、經濟層面均造成消極影響。安全綠色上，我國電力系統(tǒng)中快速機組較少，將導致靈活爬坡市場供需失衡，極大增加了系統(tǒng)切負荷與可再生新能源棄用的風險，影響電力供應的穩(wěn)定性和可再生能源的利用率。經濟性上，供給缺口導致現(xiàn)貨市場價格波動，同時抬高了靈活爬坡市場出清價格，增加了系統(tǒng)輔助服務采購費用。

2、因此，如何實現(xiàn)靈活爬坡市場與我國實際的深度融合，平衡安全、綠色與經濟性需求，成為提升電力系統(tǒng)靈活性的核心挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種靈活爬坡與旋轉備用市場耦合系統(tǒng)，解決相關技術中電力供應系統(tǒng)不穩(wěn)定、可再生能源利用率不高和采購費用高的技術問題。

2、本發(fā)明提供了一種靈活爬坡與旋轉備用市場耦合系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊101，其用于采集p個機組在日前和日內t個時段的市場出清數(shù)據(jù)；

4、市場出清數(shù)據(jù)包括：日前市場出清數(shù)據(jù)和日內市場出清數(shù)據(jù)；

5、日前出清數(shù)據(jù)包括：電能量市場基于分段變動成本的報價、電能量對應報價段中標量、機組運行狀態(tài)、機組空載成本、機組啟機狀態(tài)、機組啟動成本、旋轉備用中標量、旋轉備用基于備用成本的報價、失負荷價值、切負荷量和新能源棄電量；

6、日內出清數(shù)據(jù)包括：切負荷量、新能源棄電量、電能量對應報價段中標量、松弛上爬坡采購量、松弛下爬坡采購量和上下爬坡市場松弛采購價格；

7、需求確立模塊102，其用于根據(jù)預處理后的市場出清數(shù)據(jù)確定旋轉備用和靈活爬坡的需求；

8、耦合市場出清模型構建模塊103，其用于根據(jù)旋轉備用和靈活爬坡的需求以及預處理后的市場出清數(shù)據(jù)結合粒子群算法構建耦合市場出清模型；

9、市場耦合方案生成模塊104，其用于使用耦合市場出清模型生成市場耦合方案。

10、進一步地，p和t均為自定義參數(shù)，p根據(jù)機組實際數(shù)量設定。

11、進一步地，對于p個機組在日前和日內t個時段的市場出清數(shù)據(jù)進行預處理，包括以下步驟：

12、步驟s201，對市場出清數(shù)據(jù)中的缺失值通過取前一個時段的值和后一個時段的值的平均值進行填充處理；

13、步驟s202，對市場出清數(shù)據(jù)中的異常值通過計算所有非異常值的均值進行替換處理。

14、進一步地，旋轉備用需求通過沿用現(xiàn)今方法確定，即以系統(tǒng)最大可能事故容量、次日最大預測負荷百分比以及風光等新能源預測出力的百分比三者之和共同組成市場采購需求。

15、進一步地，靈活爬坡需求的確定基于動態(tài)copula理論確定日內各時段向上向下爬坡需求，基于旋轉備用中標結果，以保證事故備用充裕性原則確定日前旋轉備用中各機組可耦合量，其與向上爬坡需求之差由靈活爬坡市場采購。

16、進一步地，耦合市場出清模型包括日前和日內兩個階段，日前階段出清電能量和旋轉備用，包括機組組合和經濟調度兩個層面；日內階段基于日前旋轉備用中標結果中可耦合量滾動優(yōu)化電能量和爬坡，確定各機組中標結果及爬坡額外采購量。

17、進一步地，構建耦合市場出清模型包括以下步驟：

18、步驟s301，隨機生成符合約束條件的粒子數(shù)量為u的初始化粒子種群；

19、約束條件包括：日前機組組合和經濟調度階段的功率平衡約束、運行狀態(tài)約束和機組出力上下限約束以及日內階段的功率平衡約束、機組出力上下限約束和爬坡需求約束；

20、每個粒子包括一個位置編碼和一個速度編碼；

21、位置編碼通過向量x＝{x1…xn}表示，其中x1…xn分別表示第1個機組到第n個機組的輸電狀態(tài)，輸電狀態(tài)通過實數(shù)編碼表示，實數(shù)編碼的整數(shù)部分表示機組在1個時段的輸出功率大小，實數(shù)編碼的小數(shù)部分表示機組在1個時段的輸出功率的增加量；

22、速度編碼通過向量v＝{v1…vn}表示，速度向量的每個維度的值的取值為位置向量的每個維度的值的k％，其中k為自定義參數(shù)；

23、步驟s302，構造耦合市場出清模型的目標函數(shù)；

24、步驟s303，根據(jù)目標函數(shù)計算粒子群中所有粒子的適應度值；

25、步驟s304，根據(jù)粒子群算法更新策略，更新下一代粒子群中的粒子位置和速度；

26、步驟s305，判斷當前迭代次數(shù)為j的初始化粒子群中每個粒子的適應度值大于該粒子歷史的適應度值的最大值，則將該粒子歷史的適應度值的最大值替換為當前迭代次數(shù)為j的粒子的適應度值；

27、將當前迭代次數(shù)為j的初始化粒子群中適應度值的最大值作為全局最優(yōu)解；

28、步驟s306，當前迭代次數(shù)加1，判斷當前迭代次數(shù)達到最大迭代次數(shù)，則輸出全局最優(yōu)解作為市場耦合方案，否則返回步驟s303，其中最大迭代次數(shù)為自定義參數(shù)。

29、進一步地，約束條件為：

30、日前機組組合階段：

31、⑴功率平衡約束：

32、

33、其中w，s和d分別表示風電機組索引、光伏機組索引和節(jié)點索引，t為時段索引，其中1≤t≤t,和分別表示日前第w個風電機組在第t個時段預測出力、日前第s個光伏機組在第t個時段預測出力和日前第d個節(jié)點在第t個時段的預測負荷；

34、⑵運行狀態(tài)約束：

35、

36、其中表示第i個火電機組在第t-1個時段的運行狀態(tài)變量；

37、⑶機組出力上下限約束：

38、

39、

40、其中和表示第i個火電機組在第t個時段的電能量市場中標總量和相應報價段的最大中標量，和分別表示第i個火電機組的最大出力和最小出力；

41、日前經濟調度階段的約束條件和日前機組組合階段基本一致，僅去除啟動和停機變量，在此不做贅述；

42、日內階段約束：

43、⑴功率平衡約束：

44、

45、其中和分別表示第w個風電機組在日內第t個時段預測出力、第s個光伏機組在日內第t個時段預測出力和第d個節(jié)點在日內第t個時段的預測負荷；

46、⑵機組出力上下限約束：

47、

48、其中和分別表示第i個火電機組在日內第t個時段的電能量市場中標總量、第i個火電機組在第t個時段的上爬坡中標量和第i個火電機組在第t個時段的下爬坡中標量；

49、⑶爬坡需求約束：

50、

51、其中和分別表示所有可調火電機組在第t個時段能提供的向上爬坡容量和向下爬坡容量，表示系統(tǒng)在第t個時段的上爬坡需求，表示日前第t個時段中標旋轉備用可供爬坡耦合量。

52、進一步地，目標函數(shù)為：

53、

54、其中：

55、

56、

57、其中cscuc、csced分別表示日前機組組合階段和經濟調度階段系統(tǒng)購電總成本，cinn表示日內系統(tǒng)購電總成本，i和b分別表示火電機組索引和報價段索引，和分別表示日前第t個時段的系統(tǒng)切負荷成本、系統(tǒng)棄風光成本、切負荷量和新能源棄電量，和表示第i個火電機組在日前第t個時段的電能量投標報價成本、空載成本、啟動成本、旋轉備用投標報價成本、電能量市場基于分段變動成本的報價、電能量對應報價段中標量、旋轉備用基于備用成本的報價和旋轉備用中標量，ξ表示單位優(yōu)化時段與小時的比值，voll表示失負荷價值，ρnew表示新能源棄電懲罰系數(shù)，和分別表示第i個火電機組在第t個時段啟機和運行狀態(tài)變量，和分別表示第i個火電機組的空載成本和啟動成本，frust和frdst分別表示日內第t個時段的系統(tǒng)切負荷成本、系統(tǒng)棄風光成本、切負荷量、新能源棄電量、松弛上爬坡采購量和松弛下爬坡采購量。

58、進一步地，根據(jù)耦合市場出清模型得出的市場耦合方案確定每臺機組的電能量出力計劃、旋轉備用分配以及靈活爬坡容量的安排。

59、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明基于粒子群算法構建耦合市場出清模型，生成的市場耦合方案能夠在保證系統(tǒng)可靠性需求的前提下，提高電力供應系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高可再生能源利用率以及降低采購費用。