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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开一种考虑源荷时序模拟与水库月间协调的跨省跨区全年购电策略分层优化方法，步骤包括：1搭建电力市场购电决策框架；2建立考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型；3利用考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型计算每日地区内火电机组启停状态，并计算每日火电开机出力范围；4建立下层时序运行优化模型；5将每日火电开机出力范围输入到下层时序运行优化模型中，确定总购电成本最优的外购电方式。本发明以购电成本为优化目标，兼顾两级市场以及计划‑市场双轨制的特征，同时考虑了购电消纳优先顺序的政策要求，保证了决策模型的合理性与可行性。

主权项：1.一种考虑源荷时序模拟与水库月间协调的跨省跨区全年购电策略分层优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1搭建电力市场购电决策框架；2基于电力市场购电决策框架，建立考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型；3利用考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型计算每日地区内火电机组启停状态，并根据每日地区内火电机组启停状态计算每日火电开机出力范围；4建立下层时序运行优化模型；5将每日火电开机出力范围输入到下层时序运行优化模型中，确定总购电成本最优的外购电方式；考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型的优化目标函数minC如下所示： 式中，m、d分别为月标号和日标号；M为总月份数；WHm分别表示交易类型为x时地区内火电第m月交易电量与水电第m月交易电量；x＝J、S；J表示合约计划交易类型；S表示市场竞争交易类型；表示交易类型为x时m月地区内的外购电单位f的购电量；γH、分别为地区内火电计划电量平均电价、水电标杆电价以及外购电单位f的合约电价，分别为m月的火电市场统一出清电价和外购电单位f市场电售价；其中，交易类型为x时地区内火电第m月交易电量地区内水电第m月交易电量WHm、外购电单位f的购电量分别如下所示： 式中，whd分别为第d日的火电机组i、对外购电单位f、水电站h交易电量；Ni、Nh、Nf分别为火电机组数、水电站数以及外购电单位数；Dm表示属于第m月的日编号集合；考虑水库月间协调的上层地区内火电机组全年每日开机容量优化模型的约束条件包括日电量平衡约束、火电机组运行约束、水电机组及水库运行约束、外购电约束、系统备用约束；其中，日电量平衡约束如下所示： 式中，wnewd、Wloadd分别为第d日新能源发电量与负荷电量；所述火电机组运行约束包括日电量约束、机组启停约束、日负荷率约束、计划电量执行约束，分别如公式4-公式9所示： 式中，Pimin、Pimax分别为火电机组最小、最大出力；αid表示第d日机组i的运行状态，取1表示运行，取0表示停机；Δt为日内时长； 式中，kid、gid为第d日对机组i的动作状态变量；kid取1表示执行开机，取0表示无操作；gid取1表示执行关机，取0表示无操作；Tion、Tioff分别表示机组的最小开机和关机时间；T为全周期长度；βid为第d日机组i的检修状态，取1表示机组当日处于检修状态，取0表示无检修；Ip表示需提供安保开机的火电厂p的机组集合；Imind、Imaxd表示在第d日机组集合Ip中机组开机数量下限和上限；αid-1表示第d-1日机组i的运行状态，取1表示运行，取0表示停机； 式中，κ表示火电日运行总体负荷率下限； 式中，IJ为签订年合约电量合同的机组集合，WJ,minm、WJ,maxm为m月计划电量执行下限和上限，为全年火电计划电量总和；水电机组及水库运行约束分别如公式10-公式12所示： 式中，Ah、Hhm分别为水电站h的综合出力系数、第d日平均发电引用流量及m月的历史平均发电净水头；Phd为第d日水电站h平均出力；分别为水电站h最大、最小出力；Δt'为第d日时长； 式中，与Vhd分别为水电站h在第d日的平均入库、弃水、蓄水流量与水库的日末蓄水量；Vhd-1为水电站h在第d-1日的水库日末蓄水量；为电站最小、最大出库流量；Δt”为日时长；h'表示季调节能力以下的水电站，即日调节水电站或径流式水电站；表示季调节能力以下的水电站h'在第d日的蓄水流量； 式中，与分别对应水电站h死水位和正常蓄水位的蓄水量；dm表示m月最后一日，分别为主力水电站h”在m月末的蓄水量控制下限与上限；Vh”dm为主力水电站h”在m月dm日水库的日末蓄水量；外购电约束分别如公式13-公式15所示： 式中，分别为外购电单位f在第m月内峰荷时段的计划电量送入功率和市场电量送入功率；为合同计划的最大可送电容量；为电源能力；Plmaxm表示地区间潮流断面l在m月的最大传输能力； 式中，与Δtf分别为单位f在日内峰、谷荷对应的送电时长，x＝J时，为第m月内谷荷时段的计划电量送入功率；x＝S时，为第m月内谷荷时段的市场化电量送入功率；x＝J时，为计划电量总和；x＝S时，为市场电量总和；σf为峰谷时段单位f出力比值；Dm为第m月总天数；x＝J时，为外购电单位f在第m月内峰荷时段的计划电量送入功率；x＝S时，为外购电单位f在第m月内峰荷时段的市场电量送入功率； 式中，为外购电单位f全年计划总合同电量，包括长期计划协议电量与年度合同交易电量；与为外购电单位f每月可售给该地区电量上下限；系统备用约束分别如公式16所示： 式中，分别为日d的最大、最小负荷；为新能源在日d内峰荷时段的可信容量，指一定置信度下新能源可替代的常规机组容量；Phd为水电站h在第d日预想出力和强迫出力；Rup、Rdown分别为系统正、负备用容量；每日火电开机出力范围CGd如下所示： 其中，第d日火电出力下限和上限分别如下所示： 式中，uid为第d日第i台火电机组的启停状态；下层时序运行优化模型的目标函数minC如下所示： 其中，交易类型为x时地区内火电第m月交易电量地区内水电第m月交易电量WHm、外购电单位f的购电量分别如下所示： 式中，Pht分别为火电总和、外购电f与水电站h的t时刻出力，Tm为第m月的小时时段集合；下层时序运行优化模型的约束条件包括源荷时序功率平衡约束、火电运行约束、水电运行约束、新能源时序出力约束和外购电约束；源荷时序功率平衡约束包括t处于每天峰荷水平时段时的源荷时序功率平衡约束公式22、t处于每天谷荷水平时段时的源荷时序功率平衡约束公式23，即： 式中，Pnewt为t时刻新能源实际出力；分别为t时刻合同计划的火电出力和市场火电出力；Pht为水电站h在t时刻出力；PLt为t时刻负荷；火电运行约束包括全网火电的时序出力约束公式24、功率调节速率约束公式25、火电计划电量执行约束公式26，即： 式中，td表示第d日内的小时时段，与为第d日火电开机容量及最小出力；分别为td时刻合同计划的火电出力和市场火电出力；分别为td-1时刻合同计划的火电出力和市场火电出力；分别表示火电总出力每小时的最大下调节和上调节能力；水电运行约束分别如公式27-公式28所示，即： 式中，Hhd为第d日水电站h发电水头；Phtd为td时刻水电站h出力；为水电站h出力上下限；表示第d日内td时段的发电引用流量；为td时刻水电站h的平均发电引用流量；表示第d日水电站h平均来水流量； 式中，表示第d日内td时段的发电和弃水流量，tm表示m月最后一个时段；Vhtd、Vhtd-1、Vhtm分别表示td时刻、td-1时刻、tm时刻水电站h的水库日末蓄水量；分别为水电站h在m月末的蓄水量控制下限与上限；新能源时序出力约束如下所示： 式中，为t时刻新能源预测最大出力；Pnewt为t时刻新能源出力；外购电约束分别如公式30-公式32所示： 式中，分别为外购电单位f在第m月内峰荷时段的计划电量送入功率和市场电量送入功率，均为非负变量，为合同计划的最大可送电容量,为电源能力，Fl表示需经过地区间潮流断面l送电的外购电单位集合，Plmaxm表示地区间潮流断面l在m月的最大传输能力； 式中，与Δtf分别为单位f在日内峰、谷荷对应的送电时长，x＝J时，为第m月内谷荷时段的计划电量送入功率；x＝S时，为第m月内谷荷时段的市场化电量送入功率；x＝J时，为计划电量总和；x＝S时，为市场电量总和；σf为峰谷时段单位f出力比值；Dm为第m月总天数； 式中，为外购电单位f全年计划总合同电量，包括长期计划协议电量与年度合同交易电量；与为外购电单位f每月可售给该地区电量上下限。

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