基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置
阅读说明：本技术 基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置 (Multi-type market-based bidding method and device for power generators and power users ) 是由 周万鹏 王茂春 王先强 杨立滨 王莲芳 孟鑫羽 李春来 曹春莲 胡红菊 施安琪 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置,所述方法包括构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。本发明设计了一种考虑碳市场、绿证市场和电力市场的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价模型,实现了碳市场、绿证市场以及电力市场的联合建模,充分考虑不同市场主体参与的市场种类以及市场行为,解决了多市场并存情况下多类型成员报价决策问题,实现了在提高发电侧的实际经济效益的同时保证了用户的最大利益。(The invention relates to a multi-type market-based bidding method and device for power generators and power users, wherein the method comprises the steps of constructing a multi-market bidding strategy model for the power generators and a multi-market bidding strategy model for the users; and combining the generator multi-market bidding strategy model, the user multi-market bidding strategy model and the electric power market double-side bidding clearing model to determine the bidding of market members. The multi-type market-based bidding model for the power generator and the power users is designed by considering the carbon market, the green certificate market and the power market, realizes the joint modeling of the carbon market, the green certificate market and the power market, fully considers the market types and the market behaviors of different market main bodies, solves the problem of multi-type member quotation decision under the condition of coexistence of multiple markets, and ensures the maximum benefit of the users while improving the actual economic benefit of the power generation side.)
技术领域
本发明属于电力市场技术领域，具体涉及一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置。
背景技术
随着启动全国碳市场交易，标志着我国进一步降低碳排放，履行巴黎协定的决心。绿证市场为进一步落实配额制的考核，体现绿色发电资源的环境价值，提供了市场化交易平台。第一批电力现货市场已开展多次结算试运行，电力市场在国内逐步买入常态化开展阶段。碳市场、绿证市场与电力市场均为市场主体提供了多元化市场交易平台。
相关技术中，目前还没有在多市场并存情况下对发电商和电力用户的竞价策略进行研究的模型，因此无法实现在提高发电侧的实际经济效益的同时，保证用户的最大利益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置，以解决现有技术中无法实现在提高发电侧的实际经济效益的同时，保证用户的最大利益的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法，包括：
构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；
将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。
进一步的，所述发电商多市场竞价策略模型，包括：
新能源发电商多市场竞价策略模型及燃煤、燃气发电商多市场经济策略模型。
进一步的，所述新能源发电商多市场竞价策略模型，包括：以新能源发电商收益最大化为目标的第一目标函数和对应的第一约束条件；
所述第一目标函数为：
其中，
所述第一约束条件包括：
第一价格约束：
绿色证书数目约束：0≤G'gr,i≤PiG；
其中，为卖电收益，为绿证市场收益，为发电成本，i为发电商A拥有的第i台机组，发电商A共拥有Na台机组；τn,i为机组i位于节点n的节点电价，Wgr为绿证市场中单位绿证成交价格，Costi为机组i的发电成本，PiG为新能源机组i的实际出力，G'gr,i为机组i在绿证市场成交的绿证个数；Wi，pp为新能源机组i的申报价格，Wmin,PP、Wmax,PP分别为电力市场规定的申报价格下限及上限；LG，min、LG，max为约束机组报价的上限系数以及下限系数；Wi，gr为绿证市场申报交易价格，Wmin，gr、Wmax，gr分别为绿证市场申报交易价格下限及上限。
进一步的，所述燃煤、燃气发电商多市场经济策略模型，包括：以燃煤、燃气发电商收益最大化为目标的第二目标函数和对应的第二约束条件；
所述第二目标函数为：
其中，
所述第二约束条件包括：
第二价格约束：
其中，为卖电收益，为碳交易收益，为发电成本，j为发电商拥有的第j台常规机组，发电商B共拥有Nb台常规机组；τn,j为常规机组j位于节点n的节点电价，w为系统的边际碳排放成本，为发电商B的初始碳排放配额，CjG为常规机组j的碳排放强度，Wj，pp为常规机组j的报价；PjG为常规机组j的实际出力，Costj为常规机组j的发电成本；
当为常规机组j实际产生的碳排放量小于碳排放配额，通过售卖多余的碳排放权获取收益；反之，常规机组j需从碳交易市场购买不足的碳排放权，Costj为常规机组j的发电成本。
进一步的，所述用户多市场竞价策略模型，包括：以用户收益最大化为目标的第三目标函数和对应的第三约束条件；
所述第三目标函数为：
其中，
所述第三约束条件包括：
第三价格约束：
数目约束：
其中，为用电效用，为绿证市场交易成本，为买电成本，χk为用户k的边际效用，G'gr,k为用户k在绿证市场购买的绿证个数，τn,k为机组k位于节点n的节点电价，PkG为电力用户k的实际用电负荷，Wk，pp为用户k的报价，Lk,min、Lk,max为约束电力用户报价的下限系数和上限系数。
进一步的，所述电力市场双边竞价出清模型，包括：以最小购电成本为目标的第四目标函数和对应的第四约束条件；
所述第四目标函数为：
所述第四约束条件包括：
负荷平衡约束：
机组出力约束：
电纳约束：
线路容量约束：Bnm(δn-δm)≤P'nm；
相角约束：
碳排放量约束：
用户配额制考核约束：
绿证可交易量约束：
其中，Yso为社会福利，即消费者剩余加供给者剩余；Wk,PP为电力用户k的报价；Nc、Na、Nb分别为电力用户的个数、新能源机组的个数以及常规机组的个数，为新能源机组的出力上限，为常规机组的出力上限，i∈ψn、j∈ψn和k∈ψn表示机组i、j和用户k位于节点n；节点n和节点m相连，Bnm为线路n-m的电纳；δn、δm分别表示节点n、m的电压相角，P'nm表示线路n-m的容量约束，选取第r号节点作为参考节点，M为系统碳排放限额，N为系统配额制考核要求。
进一步的，所述确定市场成员的竞价，包括：
预设市场成员组中所有市场成员的初始报价；
计算所述市场成员组中一个市场成员的报价；其中，默认所述市场成员组中的其他市场成本的申报策略不变；
逐个计算所述市场成员组中的每个市场成员的报价直至所述市场成员组中的所有市场成员均计算完成；
输出所述市场成员组中所有市场成员的报价。
本申请实施例提供一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价装置，包括：
构建模块，用于构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；
确定模块，用于将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置，所述方法包括构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。本发明设计了一种考虑碳市场、绿证市场和电力市场的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价模型，实现了碳市场、绿证市场以及电力市场的联合建模，充分考虑不同市场主体参与的市场种类以及市场行为，解决了多市场并存情况下多类型成员报价决策问题，实现了在提高发电侧的实际经济效益的同时保证了用户的最大利益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法的步骤示意图；
图2为本发明基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法的流程示意图；
图3为本发明基于多类型市场的发电商和电力用户竞价装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置。
如图1所示，本申请实施例中提供的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法包括：
S101，构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；
S102，将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。
基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法的工作原理为：本申请中预先构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型，然后在仿真中将发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与现有的电力市场双边竞价出清模型相结合，利用结合后的模型对市场成员的竞价进行计算，得出每个市场成员的竞价。
本申请针对碳市场、绿证市场和电力市场并存情形下，发电商与电力用户参与多元化市场的问题，本文提出了一种考虑碳市场、绿证市场和电力市场的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价模型，通过考虑发电侧新能源发电企业、燃煤发电企业和电力用户不同市场成员特性以及考核要求，为分析市场机制变化、配额设定对市场成员行为的影响提供有效工具，同时为进一步探讨多市场衔接互动关系，实现多市场健康有序协调开展提供决策参考。
可以理解的是，本申请中电力市场双边竞价出清模型采用现有技术中的模型。电力市场双边竞价出清模型的目标函数为以最小购电成本为目标，即市场出清目标为社会福利最大化。
目标函数为，
其中，Yso表示社会福利，即消费者剩余加供给者剩余；市场出清目标为社会福利最大化；Wk,PP表示电力用户k的报价；PkG表示电力用户k的实际用电负荷；Wi,PP表示新能源机组i的报价；PiG表示新能源机组i的实际出力；Wj,PP表示常规(燃煤或燃气)机组j的报价；PjG表示常规(燃煤或燃气)能源机组j的实际出力；Nc、Na、Nb分别表示电力用户的个数、新能源机组的个数以及常规(燃煤或燃气)机组的个数。
电力市场双边竞价出清模型的约束条件包括如下约束：
(1)负荷平衡约束
(2)机组出力约束
其中，表示新能源机组的出力上限，表示常规机组的出力上限。
(3)电纳约束
其中，i∈ψn、j∈ψn和k∈ψn表示机组i、j和用户k位于节点n；节点n和节点m相连，Bnm为线路n-m的电纳；δn、δm分别表示节点n、m的电压相角。
(4)线路容量约束
Bnm(δn-δm)≤P'nm；
其中，P'nm表示线路n-m的容量约束。
(5)相角约束
可以理解的是，选取第r号节点作为参考节点。
(6)碳排放量约束
其中，M为系统碳排放限额。
(7)用户配额制考核约束
其中，N为系统配额制考核要求，G'gr,i表示机组i在绿证市场成交的绿证个数。
(8)绿证可交易量约束
一些实施例中，所述发电商多市场竞价策略模型，包括：
新能源发电商多市场竞价策略模型及燃煤、燃气发电商多市场经济策略模型。
其中，对于新能源发电商多市场竞价策略模型：
对于发电商A来说，其以自身收益最大化为目标进行策略竞价，目标函数包括卖电收益绿证市场收益和发电成本这3部分，如下所示：
其中，i表示发电商A拥有的第i台机组，发电商A共拥有Na台机组；τn,i为机组i位于节点n的节点电价。
其中，Wgr为绿证市场中单位绿证成交价格。
其中，Costi为机组i的发电成本。
因此，发电商A的总收益最大化的目标函数为
新能源发电商多市场竞价策略模型的约束条件包括如下约束：
a)，第一价格约束：
其中，Wmin,PP、Wmax,PP分别为电力市场规定的申报价格下限及上限；Li,min、LG,max表示约束机组报价的上限系数以及下限系数；Wmin，gr、Wmax，gr分别为绿证市场申报交易价格下限及上限。
b)，绿色证书数目约束：0≤G'gr,i≤PiG。
作为一个具体实施例，对于燃煤、燃气发电商多市场竞价策略模型：
于发电商B来说，以自身收益最大化为目标进行策略竞价，目标函数包括卖电收益碳交易收益和发电成本这3部分，即
其中，j表示发电商拥有的第j台机组，发电商B共拥有Nb台机组；τn,j为机组j位于节点n的节点电价。
其中，w为系统的边际碳排放成本，为发电商B的初始碳排放配额，CjG为机组j的碳排放强度，当表示机组j实际产生的碳排放量小于碳排放配额，可以通过售卖多余的碳排放权获取收益；反之，机组j需从碳交易市场购买不足的碳排放权。
其中，Costj为机组j的发电成本。
因此，发电商B的总收益最大化的目标函数为
燃煤、燃气发电商多市场竞价策略模型的约束条件包括如下约束：
第二价格约束：
一些实施例中，对于用户多市场竞价策略模型：
对于用户k来说，其以自身收益最大化为目标进行策略竞价，目标函数包括用电效用绿证市场交易成本和买电成本这3部分，即
其中，χk表示用户k的边际效用。
其中，G'gr,k表示用户k在绿证市场购买的绿证个数。
其中，τn,k为机组k位于节点n的节点电价。
因此，用户k的总效益最大化的目标函数为
用户多市场竞价策略模型的约束条件包括电力市场出清约束以及如下约束：
第三价格约束：
Lk,min、Lk,max为约束电力用户报价的下限系数和上限系数。
数目约束：
一些实施例中，所述确定市场成员的竞价包括：
预设市场成员组中所有市场成员的初始报价；
计算所述市场成员组中一个市场成员的报价；其中，默认所述市场成员组中的其他市场成本的申报策略不变；
逐个计算所述市场成员组中的每个市场成员的报价直至所述市场成员组中的所有市场成员均计算完成；
输出所述市场成员组中所有市场成员的报价。
具体的，如图2所示，各市场参与者假定其他市场参与者竞价策略不变，从而制定自身竞价策略，当任一市场成员都不主动改变自身报价，达到市场竞价均衡点。
本申请设计了多市场背景下多类型发电商和电力用户参与的市场竞价模型，充分考虑不同市场成员的特性，为在电力市场竞价过程中，为市场成员完成配额制以及碳市场考核提供最优竞价策略制定思路。
如图3所示，本申请提供一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价装置，其特征在于，包括：
构建模块301，用于构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；
确定模块302，用于将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。
本申请提供的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价装置的工作原理为，构建模块301构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；确定模块302将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。
本申请实施例提供一种计算机设备，包括处理器，以及与处理器连接的存储器；
存储器用于存储计算机程序，计算机程序用于执行上述任一实施例提供的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法；
处理器用于调用并执行存储器中的计算机程序。
综上所述，本发明提供一种基于多类型市场的发电商和电力用户竞价方法及装置，所述方法包括构建发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型；将所述发电商多市场竞价策略模型、用户多市场竞价策略模型与电力市场双边竞价出清模型相结合确定市场成员的竞价。本发明设计了一种考虑碳市场、绿证市场和电力市场的基于多类型市场的发电商和电力用户竞价模型，实现了碳市场、绿证市场以及电力市场的联合建模，充分考虑不同市场主体参与的市场种类以及市场行为，解决了多市场并存情况下多类型成员报价决策问题，实现了在提高发电侧的实际经济效益的同时保证了用户的最大利益。
可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。