一種省外電源等值市場出清優化方法、裝置及介質與流程

本發明涉及電力市場化交易領域，特別是涉及一種省外電源等值市場出清優化方法、裝置及介質。

背景技術：

1、當前電力資源在省間省內市場實現共享互濟和優化配置的進程得到了持續推進，這使得越來越多的市場主體接入到電網節點來參與電力供需平衡，在此背景下，電網規模的不斷擴大給調度運行和市場出清帶來了極大的潛在優化效益，在全網范圍內實現電力的安全調度以及市場高效優化出清已經成為電網調度下一步發展的主要目標。對于大規模的電力資源配置方案，國內外學者大多采用線性規劃、混合整數規劃或者啟發式算法來處理復雜的非線性、非凸電力資源配置問題。

2、然而，由于電網規模的不斷擴大，涉及的電力設施、線路和機組數量急劇增加，這些復雜的因素使得調度人員在面對多種約束條件和目標時，難以通過傳統的電力資源配置方法做出全面而準確的決策；同時，電力供應也受到機組運行狀態、檢修計劃、燃料供應等多種因素的制約，這種供需的不確定性增加了資源調度安排的難度，導致電力資源的優化配置水平較低，難以確保跨省電力交易的公平、高效和穩定性。

技術實現思路

1、本發明提供一種省外電源等值市場出清優化方法、裝置及介質，以解決電力資源的優化配置水平較低，難以確保跨省電力交易的合理性的問題。

2、獲取各省級電網的網絡數據；

3、根據所述網絡數據建立省級最優機組出力模型；

4、對所述各省級電網的聯絡線功率函數進行優化，得到最優聯絡線輸出功率；

5、通過對省外電源進行化簡與等值處理，建立虛擬節點的等值量價曲線；

6、將所述最優聯絡線輸出功率引入所述省級最優機組出力模型進行計算，得到虛擬節點的平均過網費用；

7、根據所述最優聯絡線輸出功率、所述等值量價曲線和所述平均過網費用計算得到機組出力安排，并根據所述機組出力安排對所述各省級電網進行出力配置。

8、本發明通過收集和分析網絡數據，建立了省級最優機組出力模型，這充分考慮了各省級電網內部的實際情況和需求。通過對省外電源進行化簡與等值處理，建立虛擬節點的等值量價曲線，簡化了復雜的跨省電力交易問題，提高了計算的精準度和效率。將最優聯絡線輸出功率引入省級最優機組出力模型進行計算，可以準確預測和評估不同調度方案對電力系統的影響，為制定科學的調度決策提供了有力的數據支持。對于機組出力安排而言，最優聯絡線輸出功率的引入，確保了不同省級電網之間的電力傳輸和交換的協調性和平衡性；考慮了過網費用這一經濟因素，使得機組出力安排更加符合市場規律，有助于降低電力傳輸和交易的成本；通過比較不同虛擬節點的等值量價曲線，可以識別出哪些電源在當前市場條件下更具競爭力，從而優先安排這些電源出力，實現電力資源的優化配置。

9、相比于現有技術，本發明通過計算最優聯絡線輸出功率，確保了電力傳輸和交換的平衡性；通過計算過網費用，有助于降低電力傳輸和交易的成本；通過計算等值量價曲線，可以實現電力資源的優化配置，所以由此能夠生成有效且合理的機組出力安排來進行資源配置，因此能夠解決電力資源的優化配置水平較低，難以確保跨省電力交易的合理性的問題。

10、作為優選方案，根據所述網絡數據建立省級最優機組出力模型，具體為：

11、將所述各省級電網中的節點和支路等效為一個單一的節點，得到省級電網等值后的等效導納矩陣；

12、通過拼合所述等效導納矩陣和省間聯絡線節點導納矩陣，生成等效的全局虛擬網絡導納矩陣；

13、基于所述全局虛擬網絡導納矩陣，以最小化機組出力成本為目標，結合預設的約束條件，建立所述省級最優機組出力模型。

14、本優選方案通過將復雜的省級電網簡化為單一節點，極大地減少了系統的狀態變量數量和模型維度，從而顯著降低了計算復雜度和時間成本。通過拼合而得到的等效的全局虛擬網絡導納矩陣不僅包含了各省內部的電氣特性，還通過省間聯絡線反映了跨省的電氣聯系，這使得模型能夠靈活地處理跨省的電力流動和交互，為制定更加全面的電網調度策略提供了有力支持。

15、作為優選方案，基于所述全局虛擬網絡導納矩陣，以最小化機組出力成本為目標，結合預設的約束條件，建立所述省級最優機組出力模型，具體為：

16、根據所述各省級電網中機組的總臺數和機組在不同時段的出力情況，以最小化機組出力成本為目標，建立第一目標函數；

17、基于根據節點之間的負荷平衡、機組的運行限制和線路傳輸容量，建立第一約束條件集；

18、基于所述全局虛擬網絡導納矩陣，根據所述第一目標函數和所述第一約束條件，建立所述省級最優機組出力模型。

19、本優選方案將最小化機組出力成本作為目標，可以確保在滿足電力需求的同時，盡可能地降低發電成本，提高電力企業的經濟效益；并且，省級最優機組出力模型考慮了多種約束條件，包括節點之間的負荷平衡、機組的運行限制以及線路傳輸容量限制，這些約束條件保證了優化結果的可行性和安全性，避免了因忽略某些限制條件而導致的調度方案在實際運行中出現問題；此外，由于省級最優機組出力模型是基于全局虛擬網絡導納矩陣而建立，這一矩陣不僅包含了省級電網內部的電氣特性，還通過省間聯絡線反映了跨省的電氣聯系，這使得模型能夠更準確地反映電網的實際運行情況，提高優化模型的精確度。

20、作為優選方案，對所述各省級電網的聯絡線功率模型進行優化，得到最優聯絡線輸出功率，具體為：

21、基于所述各省級電網的聯絡線節點輸出功率，以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，構建最優聯絡線功率模型；

22、根據所述最優聯絡線功率模型輸出各聯絡線的最優輸出功率；

23、通過對預設的價格響應函數進行訓練，來更新所述最優聯絡線功率模型的所述最優輸出功率；

24、若所有聯絡線節點注入功率的調節量達到預設的收斂條件，則將更新后的所述最優輸出功率作為所述最優聯絡線輸出功率。

25、本優選方案以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，構建最優聯絡線功率模型，這有助于在滿足電網運行安全的前提下，實現電力資源的最優配置，從而節省成本。通過訓練價格響應函數來更新最優聯絡線功率模型，該方式使得模型能夠根據實際電力市場的價格變化進行動態調整，確保模型在面對市場價格波動時仍然能夠保持其優化性能。通過引入收斂條件來判斷聯絡線節點注入功率的調節量是否達到穩定狀態，這確保了模型優化過程的穩定性和可靠性，避免了無限循環或發散的情況。

26、作為優選方案，基于所述各省級電網的聯絡線節點輸出功率，以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，構建最優聯絡線功率模型，具體為：

27、根據所述各省級電網的聯絡線節點數量，結合聯絡線節點輸出功率的變化量與價格之間的對應關系，以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，建立第二目標函數；

28、根據聯絡線的傳輸容量和節點輸出功率，建立第二約束條件集；

29、基于省級最優機組出力優化得到的各時段發電功率和聯絡線節點的等效注功率，根據所述第二目標函數和所述第二約束條件，建立所述最優聯絡線功率模型。

30、本優選方案通過結合聯絡線節點輸出功率的變化量與價格之間的對應關系，使得第二目標函數能夠更準確地反映電力市場中價格與供需關系的變化。并且第二約束條件集中包括聯絡線的傳輸容量和節點輸出功率的限制，這些全面的約束條件確保了優化模型的可行性和安全性。此外，省級最優機組出力模型在建立過程中充分考慮了省級最優機組出力優化的結果，即各時段發電功率和聯絡線節點的等效注功率，這種基于已有優化結果的進一步模型建立方式，有助于實現更高層次的協調和優化，提高整個電網的運行效率和經濟性。

31、作為優選方案，所述價格響應函數，具體為：

32、根據所述各省級電網的聯絡線初始功率，對所述省級最優機組出力模型進行優化，得到模型優化結果；

33、根據所述模型優化結果，計算在不同時段以及不同發電負荷水平下聯絡線功率輸出的邊際價格和聯絡線節點的等效注入功率，得到計算結果；

34、基于所述計算結果對當前機組的發電狀態進行修正，獲取修正之后關于機組的所述價格響應函數。

35、本優選方案通過計算在不同時段、不同發電負荷水平下聯絡線功率輸出的邊際價格和聯絡線節點的等效注入功率，提供了關于電力交易和市場價格變化的詳細信息，其中的邊際價格的計算有助于理解電力市場中價格對供需變化的敏感程度，而等效注入功率的計算則有助于評估電網中各個節點的電力流動情況。基于計算結果對當前機組的發電狀態進行修正，可以提高價格響應函數的價格反應可靠性。

36、作為優選方案，通過對省外電源進行化簡與等值處理，建立虛擬節點的等值量價曲線，具體為：

37、從所述各省級電網的若干電源量價曲線中提取特征，得到數據點集；

38、基于所述數據點集，通過歐氏距離量化所述各量價曲線與參考曲線之間差異，剔除在預設關鍵特征上持續高于所述參考曲線的電源量價曲線，得到剩余的第一電源量價曲線集；

39、通過聚類的方式對所述若干電源量價曲線進行劃分，得到聚類結果，并根據所述聚類結果剔除不滿足預設條件的量價曲線，得到剩余的第二電源量價曲線集；

40、根據所述第一電源量價曲線集和所述第二電源量價曲線集建立所述虛擬節點的等值量價曲線。

41、本優選方案利用歐氏距離量化電源量價曲線與參考曲線之間的差異，能夠準確地衡量曲線之間的相似性或差異性，為后續剔除異常曲線提供了可靠的依據。通過剔除在預設關鍵特征上持續高于參考曲線的電源量價曲線，可以排除那些異常或不合理的數據點，從而避免它們對后續分析產生不良影響。采用聚類的方式對電源量價曲線進行劃分，不僅可以進一步識別出具有相似特性的曲線群，還有助于發現潛在的電力市場結構或模式，并且通過剔除不滿足預設條件的量價曲線，能夠進一步提升數據的質量。

42、作為優選方案，通過聚類的方式對所述若干電源量價曲線進行劃分，得到聚類結果，具體為：

43、將所述若干電源量價曲線離散化，得到第一數據點集；

44、基于要劃分的預設簇數量，對所述第一數據點集進行標準化處理和分簇處理，得到第二數據點集；

45、在所述第二數據點集中，根據若干簇中所有點的均值更新對應的簇質心；

46、若質心變化小于預設閾值或達到預設的迭代次數，則將所述若干簇對應的電源量價曲線作為所述聚類結果。

47、本優選方案將電源量價曲線離散化為數據點集，可以顯著減少數據量，降低后續處理的計算復雜度，提高處理效率。基于預設的簇數量對數據點集進行分簇處理，可以根據實際需求調整聚類的精細程度。通過迭代更新簇質心，不斷優化聚類結果，直至質心變化小于預設閾值或達到預設的迭代次數，該迭代優化的過程有助于減少聚類誤差，提高聚類結果的準確性和穩定性。

48、作為優選方案，將所述最優聯絡線輸出功率引入所述省級最優機組出力模型進行計算，得到虛擬節點的平均過網費用，具體為：

49、根據所述第一電源量價曲線集和所述第二電源量價曲線集獲取簡化后的各節點電源數據；

50、將所述最優聯絡線輸出功率引入所述省級最優機組出力模型，以及將所述簡化后的各節點電源數據作為電力供應商，計算出不同機組被分配到的電源；

51、基于所述不同機組被分配到的電源，根據輸電成本的過網費用計算得到虛擬節點的所述平均過網費用。

52、本優選方案中，簡化后的各節點電源數據既保留了關鍵信息，又降低了數據冗余，所以可以有效減少數據處理的復雜性和計算量。通過將簡化后的各節點電源數據作為電力供應商，計算出不同機組被分配到的電源，這一過程體現了電力市場中供需關系的平衡和電力資源的優化配置，能夠盡可能降低運行成本和輸電損耗。

53、本發明還提供了一種省外電源等值市場出清優化裝置，包括數據模塊、模型模塊、功率模塊、曲線模塊、費用模塊和調度模塊；

54、其中，所述數據模塊，用于獲取各省級電網的網絡數據；

55、所述模型模塊，用于根據所述網絡數據建立省級最優機組出力模型；

56、所述功率模塊，用于對所述各省級電網的聯絡線功率函數進行優化，得到最優聯絡線輸出功率；

57、所述曲線模塊，用于通過對省外電源進行化簡與等值處理，建立虛擬節點的等值量價曲線；

58、所述費用模塊，用于將所述最優聯絡線輸出功率引入所述省級最優機組出力模型進行計算，得到虛擬節點的平均過網費用；

59、所述調度模塊，用于根據所述最優聯絡線輸出功率、所述等值量價曲線和所述平均過網費用計算得到機組出力安排，并根據所述機組出力安排對所述各省級電網進行出力配置。

60、作為優選方案，所述模型模塊包括等效單元、拼合單元和模型單元；

61、其中，所述等效單元，用于將所述各省級電網中的節點和支路等效為一個單一的節點，得到省級電網等值后的等效導納矩陣；

62、所述拼合單元，用于通過拼合所述等效導納矩陣和省間聯絡線節點導納矩陣，生成等效的全局虛擬網絡導納矩陣；

63、所述模型單元，用于基于所述全局虛擬網絡導納矩陣，以最小化機組出力成本為目標，結合預設的約束條件，建立所述省級最優機組出力模型。

64、作為優選方案，所述模型單元包括目標子單元、約束子單元和模型子單元；

65、其中，所述目標子單元，用于根據所述各省級電網中機組的總臺數和機組在不同時段的出力情況，以最小化機組出力成本為目標，建立第一目標函數；

66、所述約束子單元，用于基于根據節點之間的負荷平衡、機組的運行限制和線路傳輸容量，建立第一約束條件集；

67、所述模型子單元，用于基于所述全局虛擬網絡導納矩陣，根據所述第一目標函數和所述第一約束條件，建立所述省級最優機組出力模型。

68、作為優選方案，所述功率模塊包括構建單元、輸出單元、訓練單元和判斷單元；

69、其中，所述構建單元，用于基于所述各省級電網的聯絡線節點輸出功率，以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，構建最優聯絡線功率模型；

70、所述輸出單元，用于根據所述最優聯絡線功率模型輸出各聯絡線的最優輸出功率；

71、所述訓練單元，用于通過對預設的價格響應函數進行訓練，來更新所述最優聯絡線功率模型的所述最優輸出功率；

72、所述判斷單元，用于若所有聯絡線節點注入功率的調節量達到預設的收斂條件，則將更新后的所述最優輸出功率作為所述最優聯絡線輸出功率。

73、作為優選方案，所述構建單元包括建立子單元、條件子單元和出力子單元；

74、其中，所述建立子單元，用于根據所述各省級電網的聯絡線節點數量，結合聯絡線節點輸出功率的變化量與價格之間的對應關系，以最小化聯絡線節點輸出價格為目標，建立第二目標函數；

75、所述條件子單元，用于根據聯絡線的傳輸容量和節點輸出功率，建立第二約束條件集；

76、所述出力子單元，用于基于省級最優機組出力優化得到的各時段發電功率和聯絡線節點的等效注功率，根據所述第二目標函數和所述第二約束條件，建立所述最優聯絡線功率模型。

77、作為優選方案，所述價格響應函數，具體為：

78、根據所述各省級電網的聯絡線初始功率，對所述省級最優機組出力模型進行優化，得到模型優化結果；

79、根據所述模型優化結果，計算在不同時段以及不同發電負荷水平下聯絡線功率輸出的邊際價格和聯絡線節點的等效注入功率，得到計算結果；

80、基于所述計算結果對當前機組的發電狀態進行修正，獲取修正之后關于機組的所述價格響應函數。

81、作為優選方案，所述曲線模塊包括提取單元、剔除單元、聚類單元和曲線單元；

82、其中，所述提取單元，用于從所述各省級電網的若干電源量價曲線中提取特征，得到數據點集；

83、所述剔除單元，用于基于所述數據點集，通過歐氏距離量化所述各量價曲線與參考曲線之間差異，剔除在預設關鍵特征上持續高于所述參考曲線的電源量價曲線，得到剩余的第一電源量價曲線集；

84、所述聚類單元，用于通過聚類的方式對所述若干電源量價曲線進行劃分，得到聚類結果，并根據所述聚類結果剔除不滿足預設條件的量價曲線，得到剩余的第二電源量價曲線集；

85、所述曲線單元，用于根據所述第一電源量價曲線集和所述第二電源量價曲線集建立所述虛擬節點的等值量價曲線。

86、作為優選方案，所述聚類單元包括離散子單元、處理子單元、更新子單元和迭代子單元；

87、其中，所述離散子單元，用于將所述若干電源量價曲線離散化，得到第一數據點集；

88、所述處理子單元，用于基于要劃分的預設簇數量，對所述第一數據點集進行標準化處理和分簇處理，得到第二數據點集；

89、所述更新子單元，用于在所述第二數據點集中，根據若干簇中所有點的均值更新對應的簇質心；

90、所述迭代子單元，用于若質心變化小于預設閾值或達到預設的迭代次數，則將所述若干簇對應的電源量價曲線作為所述聚類結果。

91、作為優選方案，所述費用模塊包括簡化單元、電源單元和費用單元；

92、其中，所述簡化單元，用于根據所述第一電源量價曲線集和所述第二電源量價曲線集獲取簡化后的各節點電源數據；

93、所述電源單元，用于將所述最優聯絡線輸出功率引入所述省級最優機組出力模型，以及將所述簡化后的各節點電源數據作為電力供應商，計算出不同機組被分配到的電源；

94、所述費用單元，用于基于所述不同機組被分配到的電源，根據輸電成本的過網費用計算得到虛擬節點的所述平均過網費用。

95、本技術還提供了一種存儲介質，所述存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被計算機調用并執行，實現如上所述一種省外電源等值市場出清優化方法。