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我们以两节点双边发电机组的总成本之和为目标函数,最优化问题即求解该总成本函数的最小值,其决策变量分别为每台机组的发电功率和备用容量。
两节点处的发用功率平衡和备用需求容量平衡是必然存在的物理约束,考虑到输电容量要尽可能利用,所以分配给传输电量和备用容量的输电容量之和应等于输电额定容量,故该最优化问题有5个物理约束。
至此,可以构造包含5个物理约束的拉格朗日函数,分别对11个自变量求导(4个决策变量,5个约束乘子,2个输电分配容量变量),可获取11个相对独立的多元1次方程。
求解即可获取最优目标下的各个决策变量值和乘子值。
对应发用功率平衡的乘子,即为两个节点处各自的电能量市场出清电价,其代表单位增量的用电需求所带来的增量生产成本。
对应备用容量平衡的乘子,即为两个节点处各自的备用容量市场出清电价,其代表各节点备用容量需求的单位增量所带来的生产成本增量。
对于输电容量分配的乘子为阻塞边际成本,即输电容量限制放宽一个单位所带来的成本增量(负向增量,成本降低)。
阻塞边际成本与输电容量的乘积为双节点系统下的阻塞盈余,其数值等于用户用电总支出-发电总收入,实则在电能量市场和备用容量市场都因为输电容量的限制而导致的阻塞,是两个市场发生的阻塞盈余之和。
可靠性资源的出售(例6.10)
切换到发电企业视角,面对联合优化出清的电能量市场和辅助服务市场,决策者该思考如何分配整个机组的发电容量以求得在两个市场上获得整体的利润最大化。
单个机组参与电能量市场和备用容量市场,对市场价格有预测,则每个市场均为充分竞争市场条件下,想要在每个市场都获取最大利润,那么势必需要调整发电功率和备用功率,使得对应的边际成本=市场价格。
机组的短期发电成本函数和备用成本函数已知,即可获得整体利润函数,
同时该优化问题需要考虑3个可能的物理约束,分别为:
发电功率和备用容量之和不大于机组最大容量,发电功率不小于机组最小技术出力以及备用容量不超过最大备用限值。
其中最大备用限值受制于机组爬坡速率,将小于机组最大容量和最小技术出力的差值。
考虑3个可能起约束作用的物理约束,共计8种情况,我们分别就每种情况下的边际发电成本、边际备用成本与拉格朗日乘子的关系进行了解释。
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