本發(fā)明涉及一種基于能量塊交易的多主體投標(biāo)模擬方法、系統(tǒng)及仿真平臺,屬于電力現(xiàn)貨市場交易模擬領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)稍偕茉吹年P(guān)注增加，能源市場正經(jīng)歷深刻變革。傳統(tǒng)的能源市場主要依賴于化石燃料，而現(xiàn)代能源市場則越來越依賴于太陽能、風(fēng)能等可再生能源。這種轉(zhuǎn)變帶來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)會，尤其是在能源的交易和調(diào)度方面。

2、能量塊(energy?blocks)是一種將能源資源分割成可交易單位的概念。這些單位可以代表某一時(shí)間段內(nèi)的固定能量量，用于簡化能源交易過程。能量塊通常被用于電力市場的調(diào)度和交易，允許市場參與者以較為簡單的方式進(jìn)行交易和投資。

3、在能源市場中，多主體系統(tǒng)(multi-agent?systems,mas)用于模擬和優(yōu)化多個(gè)市場參與者(如發(fā)電公司、消費(fèi)者、交易商等)的行為。每個(gè)主體在系統(tǒng)中有獨(dú)立的目標(biāo)和策略，通過相互作用和交易形成市場動態(tài)。多主體系統(tǒng)能夠模擬復(fù)雜的市場環(huán)境，幫助分析不同策略對市場的影響。投標(biāo)策略在能源市場中至關(guān)重要。市場參與者需要根據(jù)預(yù)測的市場需求、能源價(jià)格波動和自身資源狀況來制定投標(biāo)策略?；谀芰繅K交易的模擬方法可以幫助參與者在不同的市場條件下測試和優(yōu)化其投標(biāo)策略，提高其在市場中的競爭力。

4、在新型電力系統(tǒng)背景下，不同類型市場主體的物理經(jīng)濟(jì)特征和交易需求各不相同。為了減少碳排放，需要優(yōu)先利用和消納可再生能源。然而，可再生能源具有很大的不穩(wěn)定性和隨機(jī)性。這將嚴(yán)重影響電能計(jì)劃的制定和實(shí)施。隨著可再生能源比重的不斷增加，火電和燃?xì)鈾C(jī)組正從主力電源向調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變。承擔(dān)基本負(fù)荷的電源需要連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，避免頻繁啟停。需求側(cè)需要優(yōu)先保證電能供應(yīng)，維持價(jià)格穩(wěn)定。儲能具有靈活的雙向互動特性，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)?，F(xiàn)階段電力現(xiàn)貨市場交易模擬平臺并未考慮上述多類型市場參與主體的差異化物理經(jīng)濟(jì)特征和多樣化交易需求，難以準(zhǔn)確模擬電力現(xiàn)貨市場中多類型市場參與主體的市場行為，這對新型電力市場模擬提出了更高的技術(shù)要求。

5、現(xiàn)有技術(shù)如專利號為“cn117634929a”的中國專利公開了一種考慮虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)特性的靈活性溢價(jià)評估方法。該方法包括以下步驟：s1：引入靈活能量塊及靈活小時(shí)交易方式，并建立靈活能量塊與靈活小時(shí)交易的參數(shù)化表征模型；s2：從發(fā)用電平衡與市場出清兩方面建立約束，并對約束進(jìn)行線性化處理；s3：以社會福利最大化為優(yōu)化目標(biāo)建立適應(yīng)虛擬電廠參與的現(xiàn)貨市場出清模型；s4：在申報(bào)機(jī)制中引入調(diào)節(jié)優(yōu)先級參數(shù)，利用所述現(xiàn)貨市場出清模型，基于所述優(yōu)先級參數(shù)，進(jìn)行多場景下的現(xiàn)貨市場出清推演，實(shí)現(xiàn)靈活性溢價(jià)空間的評估。

6、上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是，線性化約束和優(yōu)先級參數(shù)可能導(dǎo)致市場出清結(jié)果的透明度降低，尤其是在多場景下的推演中，不同優(yōu)先級參數(shù)對出清結(jié)果的影響可能難以直觀解釋。雖然強(qiáng)調(diào)靈活性，但其定義的靈活能量塊和靈活小時(shí)交易方式可能過于特定，不一定能廣泛適用于所有電力市場情況。引入了靈活能量塊及靈活小時(shí)交易方式，并建立了相應(yīng)的參數(shù)化表征模型和線性化約束，這增加了模型的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于能量塊交易的多主體投標(biāo)模擬方法、系統(tǒng)及仿真平臺。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提出一種基于能量塊交易的多主體投標(biāo)模擬方法，包括以下具體步驟：

4、獲取不同類型市場參與主體的發(fā)電量和運(yùn)營成本參數(shù)，建立包括分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊以及可變塊的四類市場參與主體模型；

5、基于四類市場參與主體模型中能量塊的電量和報(bào)價(jià)，建立基于能量塊交易的電力現(xiàn)貨市場出清模型；

6、基于電力現(xiàn)貨市場出清模型，建立四類市場參與主體的投標(biāo)策略決策模型，求解得到四類市場參與主體的最優(yōu)投標(biāo)策略及相應(yīng)的市場出清結(jié)果。

7、作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述四類市場參與主體模型通過價(jià)格約束與電量約束形式表示，具體數(shù)學(xué)模型表示為：

8、分時(shí)塊：

9、

10、其中，下標(biāo)ip表示分時(shí)塊的編號，ipb表示分時(shí)塊的集合；下標(biāo)t表示調(diào)度時(shí)段的編號，t表示調(diào)度時(shí)段的集合；表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段報(bào)價(jià)，表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段可接受的報(bào)價(jià)下界，表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段可接受的上界；表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段電量，表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段電量的下界，表示分時(shí)塊ip上報(bào)的t時(shí)段電量的上界；

11、持續(xù)塊：

12、

13、其中，下標(biāo)is表示持續(xù)塊的編號，isb表示持續(xù)塊的集合；表示持續(xù)塊is上報(bào)的整塊能量塊的報(bào)價(jià)，持續(xù)塊is上報(bào)的整塊能量塊的可接受的報(bào)價(jià)下界和上界分別為表示持續(xù)塊is上報(bào)的整塊能量塊的總電量；分別為持續(xù)塊的起始時(shí)間和終止時(shí)間，為持續(xù)塊is平均至起止時(shí)段內(nèi)t時(shí)段的電量；

14、曲線塊：

15、

16、其中，下標(biāo)ic表示曲線塊的編號，icb表示曲線塊的集合；表示曲線塊ic上報(bào)的整塊能量塊的報(bào)價(jià)，曲線塊ic上報(bào)的整塊能量塊可接受的報(bào)價(jià)下界和上界分別為表示曲線塊ic上報(bào)的t時(shí)段電量；表示曲線塊日前預(yù)測的t時(shí)段發(fā)電量；

17、可變塊：

18、

19、其中，下標(biāo)iv表示可變塊的編號；表示可變塊iv上報(bào)的整塊能量塊的報(bào)價(jià)，其可接受的報(bào)價(jià)下界和上界分別為表示可變塊iv上報(bào)的整塊能量塊的總電量；分別為可變塊的起止時(shí)間，為可變塊iv在t時(shí)段調(diào)用的電量，其調(diào)用電量上界為

20、作為優(yōu)選實(shí)施方式，基于所述四類市場參與主體模型中能量塊的電量和報(bào)價(jià)，建立基于能量塊交易的電力現(xiàn)貨市場出清模型；

21、電力現(xiàn)貨市場出清模型以市場參與主體的總調(diào)用成本最小化為目標(biāo)，包含節(jié)點(diǎn)電量平衡約束、四類能量塊調(diào)用電量約束、電力系統(tǒng)潮流約束、一般節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)電壓相角約束，具體數(shù)學(xué)模型表示為：

22、電力現(xiàn)貨市場出清模型的目標(biāo)函數(shù)表示為：

23、

24、式中，表示分時(shí)塊的調(diào)用成本，表示持續(xù)塊的調(diào)用成本，表示曲線塊的調(diào)用成本，表示可變塊的調(diào)用成本；

25、電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電量平衡約束表示為：

26、

27、分時(shí)塊的調(diào)用電量約束表示為：

28、

29、持續(xù)塊的調(diào)用電量約束表示為：

30、

31、持續(xù)塊調(diào)用電量的連續(xù)性約束表示為：

32、

33、曲線塊的調(diào)用電量約束表示為：

34、

35、可變塊的調(diào)用電量約束表示為：

36、

37、可變塊的總調(diào)用電量約束表示為：

38、

39、電力系統(tǒng)的潮流約束表示為：

40、

41、電力系統(tǒng)的一般節(jié)點(diǎn)電壓相角約束表示為：

42、

43、電力系統(tǒng)的平衡節(jié)點(diǎn)電壓相角約束表示為：

44、

45、其中，分別表示分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊、可變塊的t時(shí)段出清電量；

46、下標(biāo)m和n表示電力系統(tǒng)的母線編號，n表示電力系統(tǒng)的集合，ref表示電力系統(tǒng)的平衡母線編號；

47、(m,n)表示電力系統(tǒng)的線路m-n，其集合為l；(ip,n)表示母線n處的分時(shí)塊，(is，n)表示母線n處的持續(xù)塊，(ic，n)表示母線n處的曲線塊，(iv，n)表示母線n處的可變塊；

48、表示母線n處t時(shí)段的基礎(chǔ)負(fù)荷；

49、bm-n表示線路m-n的導(dǎo)納；

50、θn,t表示母線n處t時(shí)段的電壓相角；

51、λn,t為母線n處t時(shí)段節(jié)點(diǎn)電量平衡約束的對偶變量，其物理意義為母線n處t時(shí)段出清電價(jià)；

52、分別表示分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊的t時(shí)段最小調(diào)用量；

53、表示線路m-n的最大傳輸容量；

54、表示不等式約束的對偶變量。

55、作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述四類市場參與主體的投標(biāo)策略決策模型為雙層優(yōu)化模型，上層為單個(gè)市場參與主體的投標(biāo)決策問題，下層為電力現(xiàn)貨市場出清問題，具體表示如下：

56、分時(shí)塊投標(biāo)策略決策模型：

57、

58、其中，fmarket為電力現(xiàn)貨市場出清模型的目標(biāo)函數(shù)；cmarket為電力現(xiàn)貨市場出清模型的約束條件集合；

59、持續(xù)塊投標(biāo)策略決策模型：

60、

61、曲線塊投標(biāo)策略決策模型：

62、

63、可變塊投標(biāo)策略決策模型：

64、

65、電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)表示如下：

66、

67、其中，l為電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)；

68、對電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)求偏導(dǎo)，得到定常方程式，求導(dǎo)過程為：

69、根據(jù)電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)對分時(shí)塊電量求偏導(dǎo)得到導(dǎo)函數(shù)

70、

71、根據(jù)電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)對持續(xù)塊電量求偏導(dǎo)得到導(dǎo)函數(shù)

72、

73、根據(jù)電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)對曲線塊電量求偏導(dǎo)得到導(dǎo)函數(shù)

74、

75、根據(jù)電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)對可變塊電量求偏導(dǎo)得到導(dǎo)函數(shù)

76、

77、根據(jù)電力現(xiàn)貨市場出清模型的拉格朗日函數(shù)對節(jié)點(diǎn)電壓相角求偏導(dǎo)得到導(dǎo)函數(shù)

78、

79、將電力現(xiàn)貨市場出清模型的等式約束、定常方程式與互補(bǔ)松弛條件組合，構(gòu)成下層電力現(xiàn)貨市場出清的karush-kuhn-tucker條件；

80、其中，電力現(xiàn)貨市場出清模型的等式約束包括：

81、電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電量平衡約束：

82、

83、持續(xù)塊調(diào)用電量的連續(xù)性約束：

84、

85、可變塊的總調(diào)用電量約束：

86、

87、平衡節(jié)點(diǎn)電壓相角約束：

88、

89、互補(bǔ)松弛條件包括：

90、分時(shí)塊的調(diào)用電量約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

91、

92、持續(xù)塊的調(diào)用電量約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

93、

94、曲線塊的調(diào)用電量約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

95、

96、可變塊的調(diào)用電量約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

97、

98、電力系統(tǒng)的潮流約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

99、

100、電力系統(tǒng)的一般節(jié)點(diǎn)電壓相角約束與對偶變量之間的松弛關(guān)系：

101、二進(jìn)制變量約束：

102、

103、其中，nm表示與母線m相關(guān)聯(lián)母線的集合；

104、

105、表示互補(bǔ)松弛條件中的二進(jìn)制變量；

106、根據(jù)強(qiáng)對偶定理與karush-kuhn-tucker條件，將四類能量塊的上層投標(biāo)決策問題的目標(biāo)函數(shù)線性化，四類能量塊投標(biāo)策略決策模型的最終形式如下：

107、分時(shí)塊投標(biāo)策略決策模型：

108、

109、其中，jp表示除分時(shí)塊ip之外的其他所有分時(shí)塊的編號；cmarket,kkt表示下層電力現(xiàn)貨市場出清的karush-kuhn-tucker條件；

110、持續(xù)塊投標(biāo)策略決策模型：

111、

112、其中，js表示除持續(xù)塊is之外的其他所有持續(xù)塊的編號；

113、曲線塊投標(biāo)策略決策模型：

114、

115、其中，jc表示除曲線塊ic之外的其他所有曲線塊的編號；

116、可變塊投標(biāo)策略決策模型：

117、

118、其中，jv表示除可變塊iv之外的其他所有可變塊的編號。

119、作為優(yōu)選實(shí)施方式，通過迭代算法求解得到四類市場參與主體的最優(yōu)投標(biāo)策略及相應(yīng)的市場出清結(jié)果，求解過程為：

120、s1、設(shè)置所有能量塊的初始報(bào)價(jià)向量設(shè)置收斂精度ε，迭代次數(shù)k＝0；

121、其中，i表示所有能量塊的編號，i∈i＝ipb∩isb∩icb∩ivb，上標(biāo)(k)表示第k次迭代，表示向量p(k)中能量塊i的報(bào)價(jià)；

122、s2、依次求解所有能量塊的最優(yōu)投標(biāo)策略，在求解任一能量塊i的最優(yōu)投標(biāo)策略時(shí)，將除能量塊i之外的其他所有能量塊j的報(bào)價(jià)固定，求解能量塊i的投標(biāo)策略決策模型得到能量塊i的最優(yōu)投標(biāo)策略

123、其中，j表示除能量塊i之外的其他所有能量塊的編號，j∈i\{i}；

124、s3、判斷是否滿足收斂精度，若則更新所有能量塊的報(bào)價(jià)p(k+1)，k＝k+1，執(zhí)行步驟s2；若那么算法收斂，執(zhí)行步驟s4；

125、s4、輸出所有能量塊的最優(yōu)投標(biāo)策略p(k+1)。

126、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于能量塊交易的多主體投標(biāo)模擬系統(tǒng)，包括：

127、能量塊建模模塊，獲取不同類型市場參與主體的發(fā)電量和運(yùn)營成本參數(shù)，建立包括分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊以及可變塊的四類市場參與主體模型；

128、市場出清模塊，基于四類市場參與主體模型中能量塊的電量和報(bào)價(jià)，建立基于能量塊交易的電力現(xiàn)貨市場出清模型；

129、能量塊投標(biāo)決策模塊，基于電力現(xiàn)貨市場出清模型，建立四類市場參與主體的投標(biāo)策略決策模型，求解得到四類市場參與主體的最優(yōu)投標(biāo)策略及相應(yīng)的市場出清結(jié)果。

130、再一方面，本發(fā)明還提供一種基于能量塊交易的多主體投標(biāo)模擬仿真平臺，包括：

131、能量塊建模子平臺，獲取不同類型市場參與主體的發(fā)電量和運(yùn)營成本參數(shù)，建立包括分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊以及可變塊的四類市場參與主體模型；

132、市場出清子平臺，基于四類市場參與主體模型中能量塊的電量和報(bào)價(jià)，建立基于能量塊交易的電力現(xiàn)貨市場出清模型；

133、能量塊投標(biāo)決策子平臺，基于電力現(xiàn)貨市場出清模型，建立四類市場參與主體的投標(biāo)策略決策模型，求解得到四類市場參與主體的最優(yōu)投標(biāo)策略及相應(yīng)的市場出清結(jié)果。

134、本發(fā)明具有如下有益效果：

135、本發(fā)明建立了包括分時(shí)塊、持續(xù)塊、曲線塊以及可變塊的四類市場參與主體模型，這些模型能夠更全面地覆蓋不同類型的發(fā)電企業(yè)和用戶，提高市場參與主體的多樣性。通過這四類模型，市場參與主體可以更加靈活地參與電力現(xiàn)貨市場交易，根據(jù)自身特點(diǎn)和需求選擇合適的交易方式和策略?；谒念愂袌鰠⑴c主體模型中能量塊的電量和報(bào)價(jià)，建立基于能量塊交易的電力現(xiàn)貨市場出清模型，能夠更準(zhǔn)確地反映市場供需關(guān)系和價(jià)格信號，提高市場出清的精準(zhǔn)度和效率。通過優(yōu)化市場出清機(jī)制和投標(biāo)策略決策模型，能夠更好地實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置，減少資源浪費(fèi)和成本損失。四類市場參與主體根據(jù)自身最優(yōu)投標(biāo)策略進(jìn)行交易，能夠最大化各自的經(jīng)濟(jì)效益，從而提升整個(gè)電力市場的經(jīng)濟(jì)效益。