电力市场火力发电机组竞价模型
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我们可以将其称为机组自组合问题 # 这样 " 机组 * 的 报价曲线可以在发电商内部由机组自组合仿真产 生 # 步骤如下 # 例如 ’ %给出一组报价参数 " $ !, G" 9 % P " 9 % R " 9 % V " 9 % W " B % 9 " B % B " G ) B 9 + %计 算 式 ) B + "得 出 一 组 相 应 的 机 组 报 价 曲 J 线 # 这里假定在交易日各时段的报价曲线中采用相 同的报价参数 ! # 对 于 在 步 骤. % " Z [中 选 择 的 每 一 个 !或 计 算 出的每 一组 交易 日 各 交 易 时 段 的 报 价 曲 线 " 进行机 组组合仿真计算 # 然后得到一个优化结果 " 该优化结 总 发 电 量& 总 发 电 成 本& 平 果中包 含 了 最 优 目 标 值 & 均发电成本 & 支付给发电商的费用 & 发电商在交易日 获得的总利润等 # %对 不 同 的 !或 不 同 的 报 价 曲 线 所 得 到 的 不 \ 同 优化结 果进行 分 析 和 比 较 " 选择最能满足发电商 要求的报价曲线 # 而 发电 商希望 %如果发电厂有几台发电机组 " ] 以整 个发 电厂为 单 位 进 行 报 价 " 那么就需要用等报 价方法计算发电厂合成报价曲线 #
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X 机组最优报价问题的求解
在 已知 市场电 价和报价 参数 ! 机组 * 的优 *后 " 化模型 ) 可以采取像传统的机组组合所使用 B + Y) W + 的基于拉格朗日乘子原则的动态规划方法进行求 解# 由于发电商是在自己本地区完成机组组合计算 "
5 引言
能量竞价问题应该表述成电力市场中各发电商 或大用户的竞价策略模型来进行优化 一方面 " 使发 电商获得更大收益的报价也会增加失去发电机会的 风险 ) 另一方面 " 使发电商有更大可能性赢得交易的 报价又会降低发电商的收益 因此 " 一个好的竞价策 略 应该在这两者 之 间 取 一 个 最 优 的 折 衷 - 文 献 6 ! " 列出了某些早期发表的有关竞价策略模型 - 本文 # 7 提 出 了一个新的 火 电 发 电 商 的 竞 价 模 型 " 该模型是 一 个 将 报 价 因 子 8作 为 嵌 入 参 数 的 机 组 自 组 合 动态规划问题 -报价策略就 $ 4 + 9 : ; < = > ? @ A B CC? @ C: > @ 是在已知市场电价预测和火电机组成本或微增成本 曲线 的 前提下制 定 火 电 机 组 最 优 开 启 D 停用计划及 报 价曲线 " 以满 足 发 电 商 预 先 制 定 的 投 标 目 标 和 机 组运行约束 " 比如机组最小开停机时间 D 爬坡速率约 束以及最大 D 最小发电机出力约束等 本文介绍了一些旨在帮助发电商在向市场交易 中心提交报价曲线时如何进行合理选择的经济准 则" 从而帮助他们达到预期的经济目标 这些经济目 标 包括 , E 日 总 收 益 或 总 利 润) F 日 总 发 电 量) G日 平均收益 ) 支付给发电商的日总支付费用等 H 每 个 报 价 因 子 8惟 一 地 决 定 了 交 易 日 各 时 段 的一条报价曲线 - 本文提出的报价模型体现了报价 因子 8 或交易日各时段的报价曲线 + 与以上的预定 $ 经济目标之间的关系 -
式中 ’ 代表变量的最优值 # ‘ _a 当报价参数 ! 即将微增发电成本曲线 , B时 " 作 为报价 曲线 " 式) 中 的 最大收益对应于目标函 B B + 数) 的最优值 # 显然 " 如果 ! E + ,B时目标函数 ) E +的 计 算 结果 给出 了如式 ) 所 示 的 惟 一 最 大 收 益" 那 B B + 么" 在! 时目 标函 数 计 算结 果所得 到的 收 益 bB ) E + 均 小 于式 ) 的 计 算 结 果#因 此" 在预测电价已知 B B + 时" 如 果参 与市 场 竞 争 的 所 有 发 电 机 组 都 将 微 增 发 电成本 曲线 作为 报 价 曲 线 提 交 到 市 场 进 行 报 价 " 那 么他们就能获得最大利润 # 我们称电力市场的这一 竞价规则为完美的竞争 # 结论是 " 在完美的竞争条件 下" 按 微增 发电 成 本 报 价 能 使 每 个 发 电 商 获 得 最 大 利润 " 同时使系统总运行费用最小 # 必须指出 " 这里 的完 美的竞 争是 作 者 仅 局 限 于 电 力 市 场 而 定 义 的 " 不要将其与任何其他市场或经济领域的完美的竞争 的定义等同 # %需求的日交易发电量 J 一 些 市 场 参 与 者 由 于 燃 料 限 制" 希望选择他们 的报价曲线使总发电量不超过上限值 c 如下 " T U " d e <
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式 中’ 时段的市场 ,B " F " G" I * H H为 机 组 数 I 3 2为 2 电 价I 为机组 * 在2 时 段 的 开 停 状 态" , B表 示 5 5 * 2 * 2 开 机 状 态" 表 示 停 机 状 态 表 示 发电机 * ,7B I 5 @ * 2 * 2 在2 时 段 的 开 机 费 用I 为机组 * 在2 时段的开机 A * 2 正数 + 或停机 ) 负数 + 小时数 # ) 约束 % J 发电机最大最小出力约束为 ’ 4 ) L + * 2K 4 * 2K 4 * 2 式 中’ 为 发 电 机 在 时 段 的 最 大 出 力 为 发 电 I * 2 4 4 * 2 * 2 机* 在2 时段的最小出力 # 发电机爬坡速率约束为 ’ 4 7M 4 *K 4 * 27 4 * " 2 7BK M * 式中 ’ 表示发电机 的爬坡速率 # M 4 * * 发电机状态动态约束为 ’ 若A A 5 * " 2 ?B, A * 2? 5 * 2 * 2 * 2O 9 ) N +
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^ 选择报价曲线的准则
%交易日总利润 $ 发电商可以根据交易日总利润最大化来选择报 价曲线 # 交易日总利润如下式所示 ’ ( -. /,
) P +
若A A 5 ) R + * " 2 ?B, 5 * 2 * 2 * 2Q 9 式) 式) 表示机组状态的动态转移 # 式 ) P + & R + P + 表示当机组 * 于时段 2 前处于运行状态) 且 O9 + " A * 2 于 本时段继续运行) 时" 则积累开机小时数 ,B + 5 * 2 正数+ 加B 当机组 * 于时段 2 前处于停运状态) ) I A * 2 且于本 时 段 继 续 保 持 停 运 ) 时" 则积 Q9 + " ,7B + 5 * 2 累停机小时数 ) 负数 + 减B 表示机组 * 于时段 #式 ) R + 发生 状态 变化 " 即由 完全运行 状 态 转 为 停 运 ) , 2 A * 2 或由完全停运状态转为运行 7B + " ) ,B + # A * 2 发电机最小开机时间约束为 ’ 若 BK A 5 ) V + * 2, B * 2K S T U " * 发电机最小停机时间约束为 ’ 若7S 5 ) W + * 2,7 B > < " *K A * 2K7 B 式 中’ 为发电机 * 的 最 小 开 机 小 时 数I 为发 S S T U " * > < " * 电机 * 的最小停机小时数 #
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第 # 0卷 第 ! !期 # & & 1年 *月 ! &日
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电力市场火力发电机组竞价模型
李朝安 ! "刘俊勇 #
$ ! %中国电力科学研究院 "北京市 ! & & & ’ ( )# %四川大学电气信息学院 "四川省成都市 * ! & & * ( +
摘 要 ,提 出 了 一 个 旨 在 帮 助 电 力 市 场 中 的 发 电 商 在 能 量 交 易 市 场 中 进 行 合 理 报 价 的 综 合 竞 价 模 型 - 激励发电商或用户进行报价的主要因素之一就是希望他们能够从交易市场上获得最大收益回 报有些市场参与者所关心的可能是发电厂或发电机平均运行成本的最小化 " 而不是收益或利润的 绝对最大化 ) 有些市场参与者 " 希望按照预先确定的日总发电量或总投资成本来竞价 - 文中针对这 些能量交易市场中不同发电商的目标进行了探讨 " 并提出了一个综合竞价模型 " 同时详细列出了用 该模型计算出的一个拥有 (台发电机组的火力发电厂的报价计算结果 关键词 ,电力市场 )竞价策略 )能量交易市场 )机组组合 )带参数的动态规划 中图分类号 ,. 1 )2 ! # 1 % 3 /0
I 火电机组报价问题的数学描述
这一部分详细描述了火电发电商的发电机组的 报价模型 - 其他报价商 $ 如水电发电商 D 供电侧用户
收稿日期 ,# & & # 4 & ’ 4 & ’ )修回日期 ,# & & 1 4 & ! 4 ! # -
式中 , 为发电机 J 在K 时段的投标成本 L A > @ " J K 图 !的 报 价 曲 线 将 被 提 交 到 能 量 市 场 交 易 中 心" 并用来决定市场清算价格 -式 $ 中引入的 8将 ! + 帮助报价商在市场竞争中选择合理的报价曲线以达 到其自身的经济目标 - 火电机组的报价模型被描述
图 R 发电机组报价曲线 % R V S T U T W W T X UY Z [ \ ]^ _‘ a ] [ bc d Z X T ‘
假设 许多发电商通常在升高或降低发电机组 的微增生产成本曲线的基础上形成他们的报价曲 线在数学描述上 " 本文定义的报价曲线被假设为微 增生产成本与报价因子的乘积的函数 " 如下式所示 , $ M +O 8 e $ M + $ ! + L J K J K J ? > A " J K J K 式中 , 为发电机 在 时段的报价 为发电机 ) L J K e J J K ? > A " J K 在K 时段的生产成本微增率 ) 为发电机 J 在K 时段 M J K 的报价电量 ) 的报价因子 8 J为发电机 J 对应的标价成本表示为 , L A > @ " J KO
以 及从 外部系 统引入 或 向 外 部 系 统 输 出 电 力 + 的报 价模型也可按类似的方式得到 定义 报价是指发电商向交易市场申报发电机 在 时段的申报电量及相应的电价 $ " +- 发电 J K L M J K J K 商J 在K 时 段提 交的报 价曲线 或报 价函数 是一组 按 报 价电 价和报价 电量单 调递 增的报 价 点 $ " + " L M N J K N J K N 为报价曲线上的总报价点 O! " # " P" + Q$ Q 图 !为一个典型的机组分段线性报价曲线 -
为 一 个 以 报 价 因 子 !作 为 参 数 的 机 组 自 组 合 动 态 并以 !为择优变量 # 规划问题 " 目标函数 % $ 报 价 策 略 是 为 了 制 定 各 时 段 的 最 优 报 价 曲 线" 在满足所有运行约束 " 如最大最小发电机出力 & 最小 爬坡速率等约束的前提下达到发电商 开 停 机时间 & 预期的报价目标 # 从数学的角度来讲 " 就是要使下列 目标函数最大化 ’ ( ) ! +, -. / 4 5 * 2 * 2 * 27 0 3
我们可以将其称为机组自组合问题 # 这样 " 机组 * 的 报价曲线可以在发电商内部由机组自组合仿真产 生 # 步骤如下 # 例如 ’ %给出一组报价参数 " $ !, G" 9 % P " 9 % R " 9 % V " 9 % W " B % 9 " B % B " G ) B 9 + %计 算 式 ) B + "得 出 一 组 相 应 的 机 组 报 价 曲 J 线 # 这里假定在交易日各时段的报价曲线中采用相 同的报价参数 ! # 对 于 在 步 骤. % " Z [中 选 择 的 每 一 个 !或 计 算 出的每 一组 交易 日 各 交 易 时 段 的 报 价 曲 线 " 进行机 组组合仿真计算 # 然后得到一个优化结果 " 该优化结 总 发 电 量& 总 发 电 成 本& 平 果中包 含 了 最 优 目 标 值 & 均发电成本 & 支付给发电商的费用 & 发电商在交易日 获得的总利润等 # %对 不 同 的 !或 不 同 的 报 价 曲 线 所 得 到 的 不 \ 同 优化结 果进行 分 析 和 比 较 " 选择最能满足发电商 要求的报价曲线 # 而 发电 商希望 %如果发电厂有几台发电机组 " ] 以整 个发 电厂为 单 位 进 行 报 价 " 那么就需要用等报 价方法计算发电厂合成报价曲线 #
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X 机组最优报价问题的求解
在 已知 市场电 价和报价 参数 ! 机组 * 的优 *后 " 化模型 ) 可以采取像传统的机组组合所使用 B + Y) W + 的基于拉格朗日乘子原则的动态规划方法进行求 解# 由于发电商是在自己本地区完成机组组合计算 "
5 引言
能量竞价问题应该表述成电力市场中各发电商 或大用户的竞价策略模型来进行优化 一方面 " 使发 电商获得更大收益的报价也会增加失去发电机会的 风险 ) 另一方面 " 使发电商有更大可能性赢得交易的 报价又会降低发电商的收益 因此 " 一个好的竞价策 略 应该在这两者 之 间 取 一 个 最 优 的 折 衷 - 文 献 6 ! " 列出了某些早期发表的有关竞价策略模型 - 本文 # 7 提 出 了一个新的 火 电 发 电 商 的 竞 价 模 型 " 该模型是 一 个 将 报 价 因 子 8作 为 嵌 入 参 数 的 机 组 自 组 合 动态规划问题 -报价策略就 $ 4 + 9 : ; < = > ? @ A B CC? @ C: > @ 是在已知市场电价预测和火电机组成本或微增成本 曲线 的 前提下制 定 火 电 机 组 最 优 开 启 D 停用计划及 报 价曲线 " 以满 足 发 电 商 预 先 制 定 的 投 标 目 标 和 机 组运行约束 " 比如机组最小开停机时间 D 爬坡速率约 束以及最大 D 最小发电机出力约束等 本文介绍了一些旨在帮助发电商在向市场交易 中心提交报价曲线时如何进行合理选择的经济准 则" 从而帮助他们达到预期的经济目标 这些经济目 标 包括 , E 日 总 收 益 或 总 利 润) F 日 总 发 电 量) G日 平均收益 ) 支付给发电商的日总支付费用等 H 每 个 报 价 因 子 8惟 一 地 决 定 了 交 易 日 各 时 段 的一条报价曲线 - 本文提出的报价模型体现了报价 因子 8 或交易日各时段的报价曲线 + 与以上的预定 $ 经济目标之间的关系 -
式中 ’ 代表变量的最优值 # ‘ _a 当报价参数 ! 即将微增发电成本曲线 , B时 " 作 为报价 曲线 " 式) 中 的 最大收益对应于目标函 B B + 数) 的最优值 # 显然 " 如果 ! E + ,B时目标函数 ) E +的 计 算 结果 给出 了如式 ) 所 示 的 惟 一 最 大 收 益" 那 B B + 么" 在! 时目 标函 数 计 算结 果所得 到的 收 益 bB ) E + 均 小 于式 ) 的 计 算 结 果#因 此" 在预测电价已知 B B + 时" 如 果参 与市 场 竞 争 的 所 有 发 电 机 组 都 将 微 增 发 电成本 曲线 作为 报 价 曲 线 提 交 到 市 场 进 行 报 价 " 那 么他们就能获得最大利润 # 我们称电力市场的这一 竞价规则为完美的竞争 # 结论是 " 在完美的竞争条件 下" 按 微增 发电 成 本 报 价 能 使 每 个 发 电 商 获 得 最 大 利润 " 同时使系统总运行费用最小 # 必须指出 " 这里 的完 美的竞 争是 作 者 仅 局 限 于 电 力 市 场 而 定 义 的 " 不要将其与任何其他市场或经济领域的完美的竞争 的定义等同 # %需求的日交易发电量 J 一 些 市 场 参 与 者 由 于 燃 料 限 制" 希望选择他们 的报价曲线使总发电量不超过上限值 c 如下 " T U " d e <
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式 中’ 时段的市场 ,B " F " G" I * H H为 机 组 数 I 3 2为 2 电 价I 为机组 * 在2 时 段 的 开 停 状 态" , B表 示 5 5 * 2 * 2 开 机 状 态" 表 示 停 机 状 态 表 示 发电机 * ,7B I 5 @ * 2 * 2 在2 时 段 的 开 机 费 用I 为机组 * 在2 时段的开机 A * 2 正数 + 或停机 ) 负数 + 小时数 # ) 约束 % J 发电机最大最小出力约束为 ’ 4 ) L + * 2K 4 * 2K 4 * 2 式 中’ 为 发 电 机 在 时 段 的 最 大 出 力 为 发 电 I * 2 4 4 * 2 * 2 机* 在2 时段的最小出力 # 发电机爬坡速率约束为 ’ 4 7M 4 *K 4 * 27 4 * " 2 7BK M * 式中 ’ 表示发电机 的爬坡速率 # M 4 * * 发电机状态动态约束为 ’ 若A A 5 * " 2 ?B, A * 2? 5 * 2 * 2 * 2O 9 ) N +
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电力市场火力发电机组竞价模型
李朝安 ! "刘俊勇 #
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摘 要 ,提 出 了 一 个 旨 在 帮 助 电 力 市 场 中 的 发 电 商 在 能 量 交 易 市 场 中 进 行 合 理 报 价 的 综 合 竞 价 模 型 - 激励发电商或用户进行报价的主要因素之一就是希望他们能够从交易市场上获得最大收益回 报有些市场参与者所关心的可能是发电厂或发电机平均运行成本的最小化 " 而不是收益或利润的 绝对最大化 ) 有些市场参与者 " 希望按照预先确定的日总发电量或总投资成本来竞价 - 文中针对这 些能量交易市场中不同发电商的目标进行了探讨 " 并提出了一个综合竞价模型 " 同时详细列出了用 该模型计算出的一个拥有 (台发电机组的火力发电厂的报价计算结果 关键词 ,电力市场 )竞价策略 )能量交易市场 )机组组合 )带参数的动态规划 中图分类号 ,. 1 )2 ! # 1 % 3 /0
I 火电机组报价问题的数学描述
这一部分详细描述了火电发电商的发电机组的 报价模型 - 其他报价商 $ 如水电发电商 D 供电侧用户
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图 R 发电机组报价曲线 % R V S T U T W W T X UY Z [ \ ]^ _‘ a ] [ bc d Z X T ‘
假设 许多发电商通常在升高或降低发电机组 的微增生产成本曲线的基础上形成他们的报价曲 线在数学描述上 " 本文定义的报价曲线被假设为微 增生产成本与报价因子的乘积的函数 " 如下式所示 , $ M +O 8 e $ M + $ ! + L J K J K J ? > A " J K J K 式中 , 为发电机 在 时段的报价 为发电机 ) L J K e J J K ? > A " J K 在K 时段的生产成本微增率 ) 为发电机 J 在K 时段 M J K 的报价电量 ) 的报价因子 8 J为发电机 J 对应的标价成本表示为 , L A > @ " J KO
以 及从 外部系 统引入 或 向 外 部 系 统 输 出 电 力 + 的报 价模型也可按类似的方式得到 定义 报价是指发电商向交易市场申报发电机 在 时段的申报电量及相应的电价 $ " +- 发电 J K L M J K J K 商J 在K 时 段提 交的报 价曲线 或报 价函数 是一组 按 报 价电 价和报价 电量单 调递 增的报 价 点 $ " + " L M N J K N J K N 为报价曲线上的总报价点 O! " # " P" + Q$ Q 图 !为一个典型的机组分段线性报价曲线 -
为 一 个 以 报 价 因 子 !作 为 参 数 的 机 组 自 组 合 动 态 并以 !为择优变量 # 规划问题 " 目标函数 % $ 报 价 策 略 是 为 了 制 定 各 时 段 的 最 优 报 价 曲 线" 在满足所有运行约束 " 如最大最小发电机出力 & 最小 爬坡速率等约束的前提下达到发电商 开 停 机时间 & 预期的报价目标 # 从数学的角度来讲 " 就是要使下列 目标函数最大化 ’ ( ) ! +, -. / 4 5 * 2 * 2 * 27 0 3