1.本發明屬于電網調度運行技術，尤其涉及一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法。

背景技術：

2.隨著新能源發電占比的不斷提高，新能源的隨機性和不確定性對電網的安全穩定運行造成了嚴重影響，配置適當的備用資源來應對新能源不確定性是減少新能源并網影響的主要手段。加之如風電的反調峰特性，進一步加大了電力系統對負荷備用的需求。因此，系統需要配置多少負荷備用留取容量成為關鍵性問題。
3.需求側響應作為電力系統重要的互動資源，可以有效地引導用戶用電，對系統負荷起到削峰填谷的作用，提高系統運行的穩定性，其在電力市場中的競爭作用也日益明顯。隨著我國電力市場的逐步推進與完善，備用市場無論是采用單獨出清的方式，還是采用聯合出清的方式，系統備用需求都將對市場出清結果產生很大的影響。當前傳統的負荷備用留取方法是將負荷備用設為系統內最大機組容量或系統高峰負荷的一定百分比，該方法簡單易行，但主觀性影響太大。

技術實現要素：

4.本發明要解決的技術問題是：提供一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，以解決現有技術對負荷備用留取的方法較為簡單粗暴、主觀性影響大及未考慮需求響應等技術問題。
5.本發明的技術方案是：
6.一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，所述方法包括：
7.步驟1：不考慮需求響應對負荷備用的影響，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，并求解該模型，獲得需求側響應市場的中標結果；
8.步驟2：根據需求側響應市場的中標結果調整負荷備用容量，重新求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得機組發電計劃以及需求側響應市場中標結果；
9.步驟3：判斷是否達到收斂條件，如果否，則調整負荷備用容量返回步驟2；如果是，則輸出負荷備用留量。
10.步驟1所述建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型的方法包括：
11.步驟1.1、以負荷預測值為基準，彈性負荷在預測值的基礎上增出力和減出力，并申報增出力價格和減出力價格，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型。
12.模型包括：
13.目標函數：優化目標考慮彈性負荷的增、減出力報價，在滿足系統運行約束的前提下，使得總運行成本最小，目標函數為：
14.15.式中：f為出清模型原有的目標函數；nd為彈性負荷總數；t為系統規劃期內的周期總數；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力和增出力；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力報價和增出力報價；
16.所述模型的約束條件包括：
17.系統負荷平衡約束：發電機總出力+負荷減出力-負荷增出力＝負荷預測值，具體如下：
[0018][0019]
p
i,t
為發電機i在t時刻都出力大小；n為發電機總數；d
t
為時段t時的負荷預測大小；t
j,t
為時段t的備用容量大小；n
t
為節點數；
[0020]
彈性負荷上下限約束：增出力或者減出力后的彈性負荷大小不能偏離預測值太大，約束如下：
[0021][0022][0023]
式中，為第d個彈性負荷在時段t時的負荷預測值，α
1,d
、α
2,d
分別為第d個彈性負荷的最大減出力偏差率和最大增出力偏差率；分別為第d個彈性負荷的減出力狀態量和增出力狀態量；
[0024]
狀態控制約束：
[0025][0026]
4)斷面潮流約束
[0027][0028]
求解模型，獲得需求側響應市場的中標結果的方法包括：
[0029]
步驟1.2、在市場初期或無現貨市場時，不考慮需求響應對負荷備用的影響，求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得需求側響應市場的中標結果。
[0030]
步驟2所述負荷備用容量計算方法包括：負荷備用以平衡瞬間負荷波動與負荷預計偏差，考慮到需求側響應具備削峰效果，負荷備用留取容量r計算如下：
[0031]
r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
???????????????
(7)
[0032][0033]
式中，a％為沒有需求側響應時的備用留取比例，p
d.max
為沒有需求側響應時的負荷峰值，a為需求側響應市場的中標量，b％為需求響應的平均執行率；a'％為考慮需求側響應后的備用留取比例。
[0034]
步驟3所述判斷是否達到收斂條件的方法包括：采用多次迭代的方法確定負荷備
用容量，收斂條件為：每次求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型所獲得的需求響應中標結果，均與步驟1中需求側響應中標結果做對比，判斷偏差是否在允許范圍之內。
[0035]
當不滿足收斂條件時，根據獲得的需求響應中標結果，通過式(7)和式(8)更新負荷備用容量，返回步驟2，進入下一次迭代；當滿足收斂條件時，輸出更新后的負荷備用容量，迭代結束。
[0036]
本發明有益效果：
[0037]
本發明為確定合理的負荷備用留取容量，提高電網運行可靠性與安全性，提出了考慮需求側響應的負荷備用留取方法；本發明所采用的考慮需求側響應的負荷備用留取方法，能夠最大化利用負荷側靈活可調資源，在滿足電網安全運行的前提下，實現對負荷備用留取的精細化操作，有利于提高電網運行的經濟性。
[0038]
解決了現有技術對負荷備用留取的方法較為簡單粗暴、主觀性影響大及未考慮需求響應等技術問題。
附圖說明
[0039]
圖1為本發明方法流程圖。
具體實施方式
[0040]
本發明的考慮需求側響應的負荷備用留取方法，包括如下步驟：
[0041]
步驟1：不考慮需求響應對負荷備用的影響，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，并求解該模型，獲得需求側響應市場的中標結果；
[0042]
步驟2：根據步驟1的需求側響應中標結果調整負荷備用容量，重新求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得機組發電計劃以及需求側響應市場中標結果；
[0043]
步驟3：判斷是否達到收斂條件，如果否，則調整負荷備用容量返回步驟2；如果是，則輸出負荷備用留量。
[0044]
所述步驟1中，不考慮需求響應對負荷備用的影響，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，并求解該模型，獲得需求側響應市場的中標結果，具體如下：
[0045]
步驟1.1建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型
[0046]
以負荷預測值為基準，彈性負荷可在預測值的基礎上增出力和減出力，并申報其增出力價格和減出力價格，則電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型如下。
[0047]
目標函數
[0048]
優化目標需要考慮彈性負荷的增、減出力報價，在滿足系統運行約束的前提下，使得總運行成本最小。目標函數如下：
[0049][0050]
式中：f為出清模型原有的目標函數；nd為彈性負荷總數；t為系統規劃期內的周期總數；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力和增出力；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力報價和增出力報價。
[0051]
約束條件
[0052]
1)系統負荷平衡約束
[0053]
負荷平衡約束：發電機總出力+負荷減出力-負荷增出力＝負荷預測值，具體如下：
[0054][0055]
p
i,t
為發電機i在t時刻都出力大小；n為發電機總數；d
t
為時段t時的負荷預測大小；t
j,t
為時段t的備用容量大小；n
t
為節點數。
[0056]
2)彈性負荷上下限約束
[0057]
增出力或者減出力后的彈性負荷大小不能偏離預測值太大，約束如下：
[0058][0059][0060]
式中，為第d個彈性負荷在時段t時的負荷預測值，α
1,d
、α
2,d
分別為第d個彈性負荷的最大減出力偏差率和最大增出力偏差率；分別為第d個彈性負荷的間出力狀態量和增出力狀態量(均為0,1變量)。
[0061]
3)狀態控制約束
[0062][0063]
4)斷面潮流約束
[0064][0065]
為第s個斷面所允許的最大功率極限；為第s個斷面所允許的最小功率；g
s-i
，g
s-j
和g
s-k
為功率傳輸分配系數；和分別為經第s個斷面的外送功率和接受功率。
[0066]
步驟1.2求解模型，獲得需求側響應市場的中標結果
[0067]
在市場初期或無現貨市場時，不考慮需求響應對負荷備用的影響，求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得需求側響應市場的中標結果。
[0068]
所述步驟2中，根據步驟1中需求側響應中標結果調整負荷備用容量，重新求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得機組發電計劃以及需求側響應市場中標結果，具體如下：
[0069]
步驟2.1負荷備用留取方法
[0070]
負荷備用用以平衡瞬間負荷波動與負荷預計偏差，考慮到需求側響應具備削峰效果，負荷備用留取容量r計算如下：
[0071]
r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
???????????????????????
(7)
[0072]
[0073]
式中，a％為沒有需求側響應時的備用留取比例，p
d.max
為沒有需求側響應時的負荷峰值，a為需求側響應市場的中標量，b％為需求響應的平均執行率；a'％為考慮需求側響應后的備用留取比例。
[0074]
步驟2.2負荷備用留取算例
[0075]
假設沒有需求側響應時的負荷備用留取比例5％，負荷峰值為90000mw，需求側響應市場中標量為1000mw，需求響應平均執行率為90％。則計算出的負荷備用留取量為：
[0076]
r＝(90000-1000
×
90％)
×
5％＝4050mw
?????????????????
(9)
[0077]
負荷備用比例為：
[0078][0079]
負荷備用比例下降了0.5％。
[0080]
所述步驟3中，判斷是否達到收斂條件，如果否，則調整負荷備用容量返回步驟2；如果是，則輸出負荷備用容量，具體如下：
[0081]
需求側資源的調節效果具有非常大的不確定性，其效果和市場主體報價、電網運行狀態、需求側資源特性等因素都有密切相關，要準確計算出需求側資源參與市場后發電側的備用留取量難度很大。因此，本發明采用多次迭代的方法確定負荷備用容量。
[0082]
步驟3.1收斂條件
[0083]
每次求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型所獲得的需求響應中標結果，均與步驟1中需求側響應中標結果做對比，判斷偏差是否在允許范圍之內。
[0084]
步驟3.1.1不滿足收斂條件
[0085]
當不滿足收斂條件時，根據獲得的需求響應中標結果，通過式(7)和式(8)更新負荷備用容量，返回步驟2，進入下一次迭代。
[0086]
步驟3.1.2滿足收斂條件
[0087]
當滿足收斂條件時，輸出更新后的負荷備用容量，迭代結束。

技術特征：

1.一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：所述方法包括：步驟1：不考慮需求響應對負荷備用的影響，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，并求解該模型，獲得需求側響應市場的中標結果；步驟2：根據需求側響應市場的中標結果調整負荷備用容量，重新求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得機組發電計劃以及需求側響應市場中標結果；步驟3：判斷是否達到收斂條件，如果否，則調整負荷備用容量返回步驟2；如果是，則輸出負荷備用留量。2.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：步驟1所述建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型的方法包括：步驟1.1、以負荷預測值為基準，彈性負荷在預測值的基礎上增出力和減出力，并申報增出力價格和減出力價格，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型。3.根據權利要求2所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：模型包括：目標函數：優化目標考慮彈性負荷的增、減出力報價，在滿足系統運行約束的前提下，使得總運行成本最小，目標函數為：式中：f為出清模型原有的目標函數；n
d
為彈性負荷總數；t為系統規劃期內的周期總數；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力和增出力；分別為第d個彈性負荷在時段t時的減出力報價和增出力報價。4.根據權利要求3所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：所述模型的約束條件包括：系統負荷平衡約束：發電機總出力+負荷減出力-負荷增出力＝負荷預測值，具體如下：p
i,t
為發電機i在t時刻都出力大小；n為發電機總數；d
t
為時段t時的負荷預測大小；t
j,t
為時段t的備用容量大小；n
t
為節點數；彈性負荷上下限約束：增出力或者減出力后的彈性負荷大小不能偏離預測值太大，約束如下：束如下：式中，為第d個彈性負荷在時段t時的負荷預測值，α
1,d
、α
2,d
分別為第d個彈性負荷的最大減出力偏差率和最大增出力偏差率；分別為第d個彈性負荷的減出力狀態量和增出力狀態量；狀態控制約束：
4)斷面潮流約束5.根據權利要求4所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：求解模型，獲得需求側響應市場的中標結果的方法包括：步驟1.2、在市場初期或無現貨市場時，不考慮需求響應對負荷備用的影響，求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得需求側響應市場的中標結果。6.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：步驟2所述負荷備用容量計算方法包括：負荷備用以平衡瞬間負荷波動與負荷預計偏差，考慮到需求側響應具備削峰效果，負荷備用留取容量r計算如下：r＝(p
d.max-a
×
b％)
×
a％
???????
(7)式中，a％為沒有需求側響應時的備用留取比例，p
d.max
為沒有需求側響應時的負荷峰值，a為需求側響應市場的中標量，b％為需求響應的平均執行率；a'％為考慮需求側響應后的備用留取比例。7.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：步驟3所述判斷是否達到收斂條件的方法包括：采用多次迭代的方法確定負荷備用容量，收斂條件為：每次求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型所獲得的需求響應中標結果，均與步驟1中需求側響應中標結果做對比，判斷偏差是否在允許范圍之內。8.根據權利要求7所述的一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：當不滿足收斂條件時，根據獲得的需求響應中標結果，通過式(7)和式(8)更新負荷備用容量，返回步驟2，進入下一次迭代；當滿足收斂條件時，輸出更新后的負荷備用容量，迭代結束。

技術總結

本發明公開了一種考慮需求側響應的負荷備用留取方法，其特征在于：所述方法包括：步驟1：不考慮需求響應對負荷備用的影響，建立電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，并求解該模型，獲得需求側響應市場的中標結果；步驟2：根據需求側響應市場的中標結果調整負荷備用容量，重新求解電能量市場和需求側響應市場聯合出清模型，獲得機組發電計劃以及需求側響應市場中標結果；步驟3：判斷是否達到收斂條件，如果否，則調整負荷備用容量返回步驟2；如果是，則輸出負荷備用留量；解決了現有技術對負荷備用留取的方法主觀性影響大及未考慮需求響應等技術問題。求響應等技術問題。求響應等技術問題。

技術研發人員：

馬覃峰 安甦 劉明順 趙維興 唐建興 黃曉旭 賀先強 蘇華英 姚剛 陳勝 代江 王國松 朱靈子 焦進 王寅 蒲清昕

受保護的技術使用者：

貴州電網有限責任公司

技術研發日：

2022.10.26

技術公布日：

2022/12/22