隨著風電大量并網(wǎng)，電力系統(tǒng)運行的不確定性因素逐漸增大，電力市場的交易復(fù)雜度增加。在日前市場中，風電購電出力大小會影響到備用容量的購買量。當日前能量市場的風電購電出力較大時，實際的風電出力小于該計劃購電出力的概率較大，需要更多上備用的概率大于下備用的需求概率；當日前市場風電購電出力較小時，實際的風電出力大于該計劃購電出力的概率較大，故所需更多下備用的概率大于上備用的需求概率。

基于二者的內(nèi)在聯(lián)系，文獻[1]認為日前能量市場和備用容量市場聯(lián)合出清可以得到更優(yōu)的購電方案。類似地，文獻[2-3]聯(lián)合考慮日前能量市場和備用容量市場，制定日前調(diào)度計劃；文獻[4]則建立含能量市場費用、備用容量市場費用、失負荷費用的日前市場購電模型；文獻[5]針對微網(wǎng)的日前市場購電優(yōu)化，以發(fā)電成本、備用成本、機組起?？傎M用最小為目標，利用隨機規(guī)劃方法建立日前市場微網(wǎng)調(diào)度模型；文獻[6]考慮各種隨機因素的影響，在含風電電力系統(tǒng)中將能量市場和備用市場聯(lián)合優(yōu)化，建立三層優(yōu)化模型。

上述文獻考慮日前能量市場和備用容量市場的聯(lián)合出清，有利于可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)優(yōu)化運行，但對實時市場調(diào)用備用容量需要付出的能量費用尚未進一步研究。

在電力系統(tǒng)中，如果風電的實際出力大于日前市場的風電購電計劃出力時，為了減少棄風，需要在實時市場中調(diào)用常規(guī)機組下備用容量減少發(fā)電；如果風電的實際輸出功率小于日前市場的風電購電計劃出力，為了不失負荷，需要在實時市場中調(diào)用常規(guī)機組的上備用容量增加發(fā)電。

一般地，為了減少實時市場的偏差功率，實時市場能量價格需要滿足ρu,t≥ρr,t≥ρd,t，其中ρu,t為實時市場t時段常規(guī)機組的購電價格，ρd,t為實時市場t時段常規(guī)機組的售電價格，ρr,t為日前市場t時段出清價格。如果實時偏差功率為負，相當于日前市場購電過多，要調(diào)用下備用容量在實時市場售電。

由于ρr,t≥ρd,t，該部分出售的電能等同于在日前市場以ρr,t的價格購電，而在實時市場只以ρd,t的價格出售，出售單位電量將會損失ρr,t-ρd,t，增加了總購電費用。另一方面，如果實時偏差功率為正，相當于日前市場購電過少，要調(diào)用上備用容量，此時要以ρu,t的價格在實時市場購買電能，也增加了總購電費用。

從以上的分析可以看出，無論實時市場的偏差功率為正還是為負，都會增加實時市場的能量平衡費用。因此將日前能量市場和實時能量市場分開考慮，不能得到最優(yōu)的購電方案[8]。文獻[8]將日前市場和實時市場統(tǒng)一考慮，同時考慮負荷預(yù)測的偏差，建立了日前和實時市場統(tǒng)一調(diào)度模型，并通過算例分析可知，該模型可以得到更優(yōu)的購電計劃，但是該文尚沒有考慮風電并網(wǎng)。

文獻[9]同時考慮了負荷和風電不確定性的影響，在不同場景下，以日前市場能量購買費用和實時市場平衡費用最小為目標，制定最優(yōu)的日前市場調(diào)度計劃。文獻[8-9]在考慮實時市場電價時，認為實時電價為一固定價格，均沒有考慮它的不確定性。

文獻[7]在文獻[8-9]的基礎(chǔ)上同時考慮了風電功率不確定性和負荷不確定性的影響，并用區(qū)間數(shù)表示實時市場電價的不確定性，得到日前能量市場和實時能量市場聯(lián)合出清方案。文獻[7-9]雖然考慮了實時平衡市場對購電結(jié)果的影響，但對備用容量市場未進行探討，難以確保備用容量大小的合理性，不利于優(yōu)化備用容量成本。

在制定日前能量市場和備用容量市場的出清計劃時，作為電力市場的購電決策者，無法事先得知風電的實際輸出功率和實時市場的實際價格，無法準確評估實時平衡市場的能量費用。因此需要考慮風電和實時市場電價的不確定性，即將風電出力和實時市場電價作為隨機變量。

目前對含隨機變量的建模方法主要有三種：隨機模型、模糊模型和區(qū)間模型。其中隨機模型需要利用大量的歷史數(shù)據(jù)得到隨機變量的分布函數(shù)；模糊模型假定不確定參數(shù)屬于模糊邏輯集合，其主觀性較大；區(qū)間模型只需要隨機變量變化區(qū)間的上下界，所需信息少，較容易得到。

在電力交易中，根據(jù)隨機變量的區(qū)間變化范圍，即可以利用區(qū)間規(guī)劃方法得到日前市場機組購電出力的區(qū)間解，給購電決策者提供參考，也可以利用魯棒優(yōu)化方法得到一個具體的日前市場出清方案，區(qū)間模型具有廣泛的應(yīng)用前景。

在日前市場購電優(yōu)化中，由于電網(wǎng)的實際運行情況是未知的，購電決策者決定的任意一個購電方案，在事后都有可能產(chǎn)生后悔心理。研究表明，決策者產(chǎn)生的后悔心理會影響決策者的行為，如文獻[21]在光儲微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中考慮了決策者的后悔心理，引入魯棒后悔度理論，得到魯棒后悔度最小的調(diào)度方案，使微網(wǎng)達到綜合經(jīng)濟效益最優(yōu)。

綜上所述，本文利用區(qū)間模型表示隨機變量的不確定性，并結(jié)合日前能量市場、備用容量市場和實時能量市場，建立聯(lián)合優(yōu)化購電模型，考慮購電決策者的后悔心理，以魯棒后悔度最小為目標，得到更優(yōu)的日前市場購電方案。

結(jié)論

本文用區(qū)間表示風電輸出功率和實時市場電價的不確定性，綜合考慮日前市場能量購買費用、備用容量購買費用和實時市場能量平衡費用，基于魯棒后悔度，建立含風電的日前市場購電優(yōu)化模型。結(jié)論如下：

1）與傳統(tǒng)購電計劃相比，本文提出的購電方案同時考慮了日前能量市場，備用容量市場和實時平衡市場，優(yōu)化了備用容量，使最大可能的失負荷電量和棄風電量下降，較大減少了實時能量市場費用，總的優(yōu)化方案后悔度下降了34%，有效地降低了決策者的后悔心理。

2）當實時市場購電價格預(yù)測偏差增加時，日前市場能量費用和下備用容量購買費用會增加，上備用容量購買費用減少；當實時市場售電價格預(yù)測偏差增加時，會減少日前能量市場購買費用和下備用容量購買費用，增大上備用容量購買費用。

3）當風電功率預(yù)測區(qū)間擴大時，為了減少棄風或失負荷，上、下備用容量購買量增加，魯棒后悔度也隨之增大。

利用魯棒后悔度可以真實反映預(yù)測精度對決策者事后后悔心理的影響，得到更優(yōu)的購電方案。在以后的研究中，日內(nèi)市場以及負荷側(cè)響應(yīng)所提供的靈活資源將進一步融入到市場交易模式中。