客户侧电力现货交易模型策略研究

引言

现货市场在电力市场中发挥着极其重要的作用,但当出现实时偏差电量时,可能会导致售电公司利润下降,也可能会影响电力系统的安全稳定运行。为此,应尽量避免或减少实时偏差电量。

现有研究中,计及用户需求响应,构建了双层售电公司的购售电决策模型:利用场景法模拟现货价格、电力需求等风险随机变量,将售电公司预期收益最高作为目标函数,以此获得风险评估与购售电业务综合决策模型:将用户负荷视为需求响应资源,将其作为平衡资源,制订两类需求响应策略,基于以上策略,提出了平衡市场优化交易策略。但现有研究对于客户侧可调节资源对实时偏差电量的影响这一问题鲜有讨论。因此,本文针对电力现货市场的用户侧允许申报偏差外收益处理机制,建立3种客户侧可调节资源模型,提出了一种实时偏差电量管控策略。通过算例证明了新策略可有效降低实时偏差电量管控总成本,并分析了预测精度对实时偏差电量管控策略的影响。

1用户侧允许申报偏差外收益处理机制

用户侧允许申报偏差外收益处理机制原理如图1所示。

(1）对于图1中的正允许偏差部分,应返还的价差收益为:

式中:C^p_t为价差收益:P_real,t为实时市场结算价格:P_ahead,t为日前市场结算价格:Q_real,t为实时市场实际用电量:Q_ahead,t为日前市场申报电量:λ为允许偏差比例。

(2）对于图1中的负允许偏差部分,应返还的价差收益为:

式中:C^N_t为上述机制触发时返还的价差收益。

2客户侧可调节资源建模

2.1客户侧储能设备

客户侧储能设备租用成本如下:

式中:C_ES为租用客户侧储能设备所花费的总成本:p^K_ES为客户侧储能设备的单位电量租用成本:T为所租用客户侧储能设备的时段数:K为所租用客户侧储能设备的数目。

客户侧储能设备的约束条件如下:

式中:S^K_t为客户侧储能设备的荷电状态；η^K_ES为租用的客户侧储能设备的充放电效率:P^k_ES,t为租用的客户侧储能设备的出力:V^k_ES为租用的客户侧储能设备的容量。

式中:S^K_min为租用的客户侧储能设备的荷电状态最小值:S^K_max为租用的客户侧储能设备的荷电状态最大值。

储能设备出力约束:

式中:P^K_min为租用的客户侧储能设备的出力最小值:P^K_max为租用的客户侧储能设备的出力最大值。

式中:Q^K_load,t为负荷值:R^k为变压器容改需计费申报值。

2.2可中断负荷

调用可中断负荷花费的总成本如下:

式中:C_dlc为调用的总成本:M为调用的数目:L^m_dic,t为实际削减量:p^m_dic,cp为单位电量补偿价格:p^m_retail为零售电价。

可中断负荷的约束条件如下:

式中:L^m_min为削减量下限:L^m_max为削减量上限。

式中:R^m_dlcdown为向下爬坡限值:L^m_dic,t为t时刻可中断负荷实际削减量:L^m_dic,t-1为t-1时刻可中断负荷实际削减量。

     式中:R^m_dlcup为向上爬坡限值。

2.3可调节负荷调用可调节负荷花费的总成本如下:

式中:C_adj为调用可调节负荷花费的总成本:N为可调节负荷总数:Lⁿ_adj,t为可调节负荷出力:Lⁿ_base为基线负荷:pⁿ_retail为零售电价:pⁿ_adj,cp为调节电量补偿价格。

可调节负荷的约束条件如下:

3实时偏差电量管控策略

本文所提出的实时偏差电量管控策略以调用客户侧储能、可中断负荷、可调节负荷等3种客户侧资源成本最小为目标,目标函数如下:

如果售电公司认为没有达到用户侧允许申报偏差外收益处理机制触发条件,则不进行约束,即售电公司只对满足用户侧允许申报偏差外收益处理机制的时段进行约束,此时,约束条件如下:

式中:P_fore,t为预测电价:T₁为满足用户侧允许申报偏差外收益处理机制的时段数。

如果售电公司认为除了满足用户侧允许申报偏差外收益处理机制的时段,其他时段也应进行相应的约束,此时,约束条件还包括:

式中:T₂为不触发机制的时段集合。

为验证新方法的有效性,利用快速前向选择法构建6个典型场景合集进行实验分析。需要说明的是,本文是依据实时偏差电量管控时段的个数从小到大进行编号。

4算例分析

4.1参数设置

算例中的3种客户侧可调节资源包括:4个客户侧储能设备、4个可中断负荷、6个可调节负荷。本文选用的日前与实时市场电价数据为2017年的РJM电力市场第3季度的数据,其中零售电价为35美元/（MW·h）。采用最新的机器学习算法轻量级梯度提升机对实时市场电价与负荷曲线进行预测分析,预测误差约为5%。

4.2实时偏差电量管控策略分析

图2为场景1下的实时偏差电量。

由图2可知,调整后场景1下的实时偏差电量均在允许范围内,且随着允许偏差比例的增大而增大。

图3给出了不同场景下的允许偏差比例与实时偏差电量管控总成本的关系。

由图3可知,在同一允许偏差比例下,场景编号越大,总成本越高:同时,在同一个场景下,所对应的允许偏差比例越小,导致的偏差电量管控所需花费的总成本越高。

4.3敏感性分析

分析场景1下不同的负荷预测误差在不同的允许偏差比例下的实时偏差电量管控总成本,如图4所示。

由图4可知,同一允许偏差比例下预测误差越小,实时偏差电量管控总成本越小,且总成本随着负荷预测误差的增加而增加。

5结语

本文针对电力现货市场中的实时偏差电量结算问题,介绍了用户侧允许申报偏差外收益处理机制,通过建立客户侧可调节资源模型,研究实时市场下的偏差电量管控策略。本文所做工作具有一定的实际意义,可为进行实时偏差电量管控提供指导。