有效
一种容量市场适应性评价方法
赵天辉、黄成、梅鑫、赵静波、陈哲、岑炳成、钱涛、梁泽宇
国网江苏省电力有限公司电力科学研究院
摘要
本发明涉及电力市场与电力系统运行管理技术领域,尤其涉及一种容量市场适应性评价方法,该方法基于电力系统中容量市场的运行特点和需求,结合多维度评价理论,通过构建包含技术性、经济性、环境性及社会性四大维度的综合指标体系,实现对容量资源适应性进行量化评估。方法采用数据采集与归一化技术,对容量充裕率、调节灵活性、碳排放强度、市场价格波动敏感性等关键指标进行建模,结合权重分析与综合评价模型,科学计算各类资源的适应性水平,支持容量市场的规划、优化与政策制定,提高市场运行效率及资源配置的合理性,克服了传统电力市场在数据处理和评价指标构建方面的不足,为电力系统的长期稳定运行提供理论依据和决策支持。
1.一种容量市场适应性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:基于电力系统运行数据平台和市场交易数据库,采集容量市场相关的历史数据和实时数据;基于容量市场的运行特点,从技术性、经济性、环境性和社会性四个特征维度构建评价指标模型;采用层次分析法计算所述评价指标模型中各特征维度的指标权重;基于市场环境的波动程度,调整所述评价指标模型中的指标权重;对所述评价指标模型的鲁棒性进行敏感性分析,验证其在不同市场环境下的适应性;基于技术角度分析所述评价指标模型的充裕性、响应速度和调节灵活性,评估所述评价指标模型对负荷变化的适应能力;基于经济角度分析所述评价指标模型的成本效益和市场表现,评估所述评价指标模型的经济可行性;基于环境角度分析所述评价指标模型的碳排放水平和区域间容量分布的公平性,评估所述评价指标模型的绿色可持续发展性;基于社会角度分析用户在需求响应中的参与程度和潜力,评估所述评价指标模型对社会需求的适应程度;通过调整所述评价指标模型中关键指标的权重,优化所述评价指标模型的适应性,具体采用如下公式:通过计算出对整体适应性影响最大的敏感指标并进行重点调整,具体采用如下公式:其中,w′ i 表示调整后的指标i的权重;S表示综合适应性得分,为容量市场适应性的评价结果;S i 表示对指标i的敏感度,为指标i的权重变化对总适应性得分的影响程度;Δw i 表示指标i的权重变化量,w i 表示通过层次分析法计算得出的权重。
2.根据权利要求1所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,所述采集容量市场相关的历史数据和实时数据,包括电力需求、资源容量、市场价格、发电出力以及新能源渗透多个信息数据集;对采集的多个信息数据集进行清洗并移除异常值、缺失值和重复值,对清洗后的数据进行归一化处理并消除量纲差异。
3.根据权利要求2所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,所述异常值通过3σ检测法进行识别处理,具体采用如下公式:x i -μ>3σ;所述缺失值通过均值填充法进行填补,具体采用如下公式:其中:通过线性归一化法消除不同指标的量纲差异,具体采用如下公式:其中,x i 表示有效数据点,即非缺失值;μ表示数据集的均值,用于填补缺失值;n表示有效数据点的数量,即去除缺失值后的样本数;x j 表示需要填充的缺失值,且x j =NaN;σ表示数据集的标准差,用于横梁数据的波动性;min(x)表示数据集中的最小值;max(x)表示数据集中的最大值;x′ i+ 表示正向指标归一化后的数据;x′ i- 表示负向指标归一化后的数据。
4.根据权利要求2所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,通过时间序列平滑方法减少数据集中随机噪声和波动,采用移动平均公式如下所示:其中,SMA t 表示时间t的移动平均值,n表示移动平均的窗口大小,x t-i 表示时间序列在时间t-i的数据点;通过协方差矩阵分析特征间的相关性,并选择关键特征优化数据维度,具体采用如下公式:C·v=λv;其中,C表示协方差矩阵,用于衡量各个特征之间的相关性;λ为特征值,表示特征的方差大小;ν为特征向量对应的主成分;x i 表示有效数据点,即非缺失值;μ表示数据集的均值,用于填补缺失值。
5.根据权利要求1所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,通过容量因子衡量所述评价指标模型的充裕性,具体采用如下公式:通过爬坡速率衡量所述评价指标模型的响应速度,具体采用如下公式:通过基于停机时间比率的可靠性指标衡量所述评价指标模型的调节灵活性,具体采用如下公式:通过综合响应能力衡量所述评价指标模型对负荷变化的适应能力,具体采用如下公式:CRP=w 1 ·R ramp +w 2 ·CF+w 3 ·AFR;通过综合收益效率衡量所述评价指标模型的成本效益,具体采用如下公式:通过收益敏感性波动衡量所述评价指标模型的市场表现,具体采用如下公式:通过加权碳排放强度衡量所述评价指标模型的碳排放水平,具体采用如下公式:通过公平性指数衡量所述评价指标模型的区域间容量分布的公平性,具体采用如下公式:通过用户响应潜力衡量所述评价指标模型对社会需求的适应程度,具体采用如下公式:其中,CRP表示综合响应能力;R ramp 爬坡速率;CF容量因子,为实际发电量与最大发电能力的比值;AFR表示基于停机时间比率的可靠性指标;T outage 表示停机时间,为评估周期内资源因计划检修或故障停止运行的总时长,以小时为单位;T total 表示评估周期的总时长;w 1 ,w 2 ,w 3 表示指标权重;ERE表示综合收益效率;R t 表示第t年的总收益;C t 表示第t年的运营成本;r表示折现率;P t 表示实际供电量;T表示评估周期;REV表示收益敏感性波动,用来衡量市场价格对收益的影响;σ R 表示收益的标准差; 表示平均市场价格;β表示与市场价格波动相关的收益敏感系数;WCI表示加权碳排放强度,根据发电资源占比加权计算整体碳排放强度;P i 表示第i类资源的发电量;P total 表示系统总发电量;EI i 表示第i类资源的单位碳排放强度;FI表示公平性指数;URP表示用户响应潜力,用于综合评估用户参与需求响应的潜力;E i,DR 表示用户i在需求响应事件中的实际用电量;E i,baseline 表示用户i的基准用电量;N表示参与需求响应的用户总数。
6.根据权利要求1所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,所述采用层次分析法计算所述评价指标模型中各特征维度的指标权重,包括以下步骤:构建判断矩阵A并利用特征值和特征向量计算各指标的初始权重W,具体采用如下公式:A·W=λ max ·W;通过一致性检验评估判断矩阵A的合理性,具体采用如下公式:若CR<0.1,则判断矩阵A通过一致性检验;其中,a ij 表示特征维度i与j的相对重要性;W表示初始权重向量;CI表示一致性指标;CR表示一致性比率;RI表示随机一致性指数。
7.根据权利要求6所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,将计算得到的指标权重分配至各特征维度下的具体指标,评价所述评价指标模型中各指标的加权计算,具体采用如下公式:其中,w i 表示通过层次分析法计算得出的权重;X i 表示归一化后的指标值,S表示综合适应性得分。
8.根据权利要求1所述的容量市场适应性评价方法,其特征在于,通过计算所述评价指标模型的鲁棒性,验证所述评价指标模型在不同市场环境下的适应性,具体采用如下公式:其中,R表示所述评价指标模型的鲁棒性,为所述评价指标模型在不同情境下的适应性稳定性;S base 表示基准情境下的适应性得分。




