1.本发明涉及电力系统的运行技术领域，特别是涉及率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法及装置。
背景技术：
2.可再生能源的不确定性需要灵活性资源提供备用容量，保证可再生能源发电功率波动下的系统安全，造成了额外的运行成本。量化评估和分配可再生能源不确定性造成的备用成本需要在考虑不确定性的电力市场框架下进行。在考虑不确定性的电力市场领域，现有文献的研究主要可分为三种方法，分别是基于场景随机优化的电力市场模型、基于鲁棒优化的电力市场模型和基于机会约束优化的电力市场模型。然而，基于场景随机优化的电力市场模型需要生成数量众多的场景，计算效率低，对于不确定性成本的量化和分配依赖于场景选择；基于鲁棒优化的电力市场模型对可再生能源概率特性考虑不足；基于机会约束优化的电力市场模型具有良好的数学性质，计算效率高，适合基于此研究不确定性成本的量化与分配，但是现有研究对可再生能源概率特性建模粗糙，而且缺乏对于不确定性成本进行分配的系统方法和理论基础，需要在成本量化评估的精确性与分配方法的理论严密性两方面进一步进行研究。
技术实现要素：
3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明提出了一种概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法，量化评估可再生能源不确定性造成的成本，并且将这部分成本合理分配成每个可再生电源的支付量，进而建立从不确定性源向备用容量提供者的费用支付机制。
5.本发明的另一个目的在于提出一种用于概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配装置。
6.为达上述目的，本发明一方面提出一种概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法，包括：
7.构建考虑可再生能源不确定性的市场模型；
8.获取可再生电源发电功率与计划值之间的功率偏差，并基于所述功率偏差将所述市场模型的约束转化成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的第一等价形式；
9.求解所述第一等价形式中的第一项发电功率线性组合的分位数以将所述市场模型转化为线性规划问题；
10.基于所述线性规划问题的求解结果构建所述功率偏差与备用支付量之间的关系以对不确定性成本进行量化评估得到量化评估结果，并基于总成本函数对不确定性成本进行计算分配得到分配结果。
11.为达上述目的，本发明另一方面提出一种用概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配装置，包括：
12.模型构建模块，用于构建考虑可再生能源不确定性的市场模型；
13.约束等价模块，用于获取可再生电源发电功率与计划值之间的功率偏差，并基于所述功率偏差将所述市场模型的约束转化成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的第一等价形式；
14.问题转化模块，用于求解所述第一等价形式中的第一项发电功率线性组合的分位数以将所述市场模型转化为线性规划问题；
15.评估分配模块，用于基于所述线性规划问题的求解结果构建所述功率偏差与备用支付量之间的关系以对不确定性成本进行量化评估得到量化评估结果，并基于总成本函数对不确定性成本进行计算分配得到分配结果。
16.本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法和装置，量化评估可再生能源不确定性造成的成本，并且将这部分成本合理分配成每个可再生电源的支付量，进而建立从不确定性源向备用容量提供者的费用支付机制。
17.本发明的有益效果为：
18.1)本发明建立了考虑可再生能源不确定性的市场模型，以系统运行成本最小为目标，确保计算结果满足功率平衡约束、火电机组发电出力约束、火电机组备用容量约束、可再生电源计划值约束、常规机组发电的仿射调节策略约束、仿射调节备用容量约束和断面传输功率约束等运行约束。
19.2)本发明对不确定性成本进行量化评估，建立了可再生电源功率偏差与备用支付量之间的直接关系，实现了对不确定性成本的量化评估，只要计算可再生电源功率偏差线性组合分位数，代入总旋转备用支付量公式和总断面传输备用支付量公式计算就能得到不确定性造成的总旋转备用成本与总断面备用成本。
20.3)本发明提出了不确定性成本的分配方法，实现总备用支付量向系统中所有可再生电源的合理分配，得到所有可再生电源应当支付的份额。
21.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是根据本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法的流程图；
24.图2是根据本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配装置的结构示意图。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是
本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法和装置。
28.图1是本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法的流程图。
29.如图1所示，该方法包括但不限于以下步骤：
30.s1，构建考虑可再生能源不确定性的市场模型。
31.作为本发明的一个实施例，建立考虑可再生能源不确定性的市场模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：
32.确定模型的目标函数，表达式如下：
[0033][0034]
确定模型的约束条件，具体如下：
[0035]
功率平衡约束：
[0036][0037]
火电机组发电出力约束：
[0038]
pi uri≤p
i，max
[0039]-pi dri≤-p
i，min
[0040]
火电机组备用容量约束：
[0041]-uri≤0
[0042]-dri≤0
[0043]
可再生电源计划值约束：
[0044]rj，schc-r
j，fcst
≤0
[0045]-r
j，schc
≤0
[0046]
常规机组发电的仿射调节策略约束：
[0047][0048]
仿射调节备用容量约束：
[0049][0050][0051]
断面传输功率约束：
[0052][0053]
[0054]
s2，获取可再生电源发电功率与计划值之间的功率偏差，并基于功率偏差将市场模型的约束转化成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的第一等价形式。
[0055]
作为本发明的一个实施例，定义可再生电源发电功率与计划值之间的差距(以下简称功率偏差)为将模型中的仿射调节备用容量约束和断面传输功率约束改写成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的等价形式，具体如下：
[0056][0057][0058][0059][0060]
s3，求解第一等价形式中的第一项发电功率线性组合的分位数以将市场模型转化为线性规划问题。
[0061]
作为本发明的一个实施例，可再生电源功率偏差线性组合的分位数可以用下式表示，利用高斯混合模型求解第一项发电功率线性组合的分位数，就可以将上述的概率经济调度模型转化为线性规划问题直接求解。
[0062][0063]
s4，基于线性规划问题的求解结果构建功率偏差与备用支付量之间的关系以对不确定性成本进行量化评估得到量化评估结果，并基于总成本函数对不确定性成本进行计算分配得到分配结果。
[0064]
作为本发明的一个实施例，对不确定性成本进行量化评估，主要包括总预留旋转备用的成本和总预留断面备用的成本；具体步骤如下：
[0065]
示例性地，讨论总预留旋转备用的成本，其收集的支付量用来补偿提供旋转备用容量的常规机组，具体如下：
[0066]
为了确定旋转备用的价格，本发明考虑原问题中将上调与下调旋转备用uri，dri，视为固定参数的拉格朗日函数
[0067][0068]
每个机组的上调与下调备用价格可以由拉格朗日函数对备用容量求偏导数得：
[0069][0070][0071]
进而得到每个常规机组提供备用容量获得的收入：
[0072][0073]
旋转备用支付池需要的总支付量tgrp可以通过对所有提供备用容量的常规机组求和得到：
[0074][0075]
根据原概率经济调度模型最优解处的kkt(karush-kuhn-tucker)条件，将总旋转备用支付量表示成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的等价形式：
[0076][0077]
示例性地，讨论总预留断面备用的成本，其收集的支付量用来补偿金融输电权(financial transmission rights，ftr)的持有者。具体如下：
[0078]
对于每一个断面，其正向功率最大值c
l，max
和反向功率最大值-c
l，max
与基态传输功率f
l
之间的差距，可以视作其预留的正向与反向传输容量备用，备用价格由断面功率约束的对偶乘子决定，因此，每一个断面提供传输备用容量的收入如下：
[0079][0080]
断面备用支付池内需要的总支付量ttrp可以通过对所有提供备用容量的断面求和得到：
[0081][0082]
根据原概率经济调度模型最优解处的kkt条件，将总断面传输备用支付量表示成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的等价形式：
[0083][0084]
至此，本发明建立了可再生电源功率偏差与备用支付量之间的直接关系，实现了对不确定性成本的量化评估，只要计算可再生电源功率偏差线性组合分位数，代入总旋转备用支付量公式和总断面传输备用支付量公式计算就能得到不确定性造成的总旋转备用
成本与总断面备用成本。
[0085]
作为本发明的一个实施例，对不确定性成本的分配方法。总成本函数表示如下，其中ξ＝[ζ1，ξ2，..，ξn]是n维随机变量，ξi代表第i个可再生电源的功率偏差，参与系数ρi表示随机变量的线性组合系数。如果随机变量ξ
＝
[ξ1，ξ2，...，ξn]的联合概率分布使用高斯混合模型描述，那么，
[0086]
写出ξ的概率密度函数：
[0087][0088]
将随机变量的线性组合记作新的随机变量χ：
[0089][0090]
将ξi与χ组成二维随机变量[ξ
i χ]
t
，它可以表示成原随机变量ξ的线性变换，其中ei是仅有第i个元素为1，其他元素均为0的单位向量：
[0091][0092]
根据高斯混合模型的线性变换不变性，二维随机变量[ξ
i χ]
t
的概率分布也可以由高斯混合模型描述，概率密度函数表示为：
[0093][0094]
高斯混合模型的条件分布仍然是高斯混合模型，这里研究χ＝a时ξi的条件概率分布，概率密度函数表示如下：
[0095][0096][0097][0098][0099]
将分位数相对于参与系数的偏导数可以表示成条件期望的等价形式：
[0100][0101]
由于固定χ时ξi的条件概率分布是一维的高斯混合模型，其数学期望可以直接写出：
[0102][0103]
进而得到分配份额的解析表达式：
[0104][0105]
由此，预留备用成本量化评估与分析完毕。
[0106]
根据本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配方法，建立了可再生电源功率偏差与备用支付量之间的直接关系，实现了对不确定性成本的量化评估，实现总备用支付量向系统中所有可再生电源的合理分配，得到所有可再生电源应当支付的份额。
[0107]
为了实现上述实施例，如图2所示，本实施例中还提供了概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配装置10，该装置10包括，模型构建模块100、约束等价模块200、问题转化模块300和评估分配模块400。
[0108]
模型构建模块100，用于构建考虑可再生能源不确定性的市场模型；
[0109]
约束等价模块200，用于获取可再生电源发电功率与计划值之间的功率偏差，并基于功率偏差将市场模型的约束转化成包含可再生电源功率偏差线性组合分位数的第一等价形式；
[0110]
问题转化模块300，用于求解第一等价形式中的第一项发电功率线性组合的分位数以将所述市场模型转化为线性规划问题；
[0111]
评估分配模块400，用于基于线性规划问题的求解结果构建功率偏差与备用支付量之间的关系以对不确定性成本进行量化评估得到量化评估结果，并基于总成本函数对不确定性成本进行计算分配得到分配结果。
[0112]
进一步地，上述市场模型，包括目标函数和约束条件。
[0113]
根据本发明实施例的概率经济调度的预留备用成本量化评估与分配装置，建立了可再生电源功率偏差与备用支付量之间的直接关系，实现了对不确定性成本的量化评估，实现总备用支付量向系统中所有可再生电源的合理分配，得到所有可再生电源应当支付的份额。
[0114]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0115]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。