隨著風(fēng)電大量并網(wǎng)，電力系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性因素逐漸增大，電力市場(chǎng)的交易復(fù)雜度增加。在日前市場(chǎng)中，風(fēng)電購(gòu)電出力大小會(huì)影響到備用容量的購(gòu)買(mǎi)量。當(dāng)日前能量市場(chǎng)的風(fēng)電購(gòu)電出力較大時(shí)，實(shí)際的風(fēng)電出力小于該計(jì)劃購(gòu)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(dāng)日前市場(chǎng)風(fēng)電購(gòu)電出力較小時(shí)，實(shí)際的風(fēng)電出力大于該計(jì)劃購(gòu)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(xiàn)[1]認(rèn)為日前能量市場(chǎng)和備用容量市場(chǎng)聯(lián)合出清可以得到更優(yōu)的購(gòu)電方案。類(lèi)似地，文獻(xiàn)[2-3]聯(lián)合考慮日前能量市場(chǎng)和備用容量市場(chǎng)，制定日前調(diào)度計(jì)劃；文獻(xiàn)[4]則建立含能量市場(chǎng)費(fèi)用、備用容量市場(chǎng)費(fèi)用、失負(fù)荷費(fèi)用的日前市場(chǎng)購(gòu)電模型；文獻(xiàn)[5]針對(duì)微網(wǎng)的日前市場(chǎng)購(gòu)電優(yōu)化，以發(fā)電成本、備用成本、機(jī)組起?？傎M(fèi)用最小為目標(biāo)，利用隨機(jī)規(guī)劃方法建立日前市場(chǎng)微網(wǎng)調(diào)度模型；文獻(xiàn)[6]考慮各種隨機(jī)因素的影響，在含風(fēng)電電力系統(tǒng)中將能量市場(chǎng)和備用市場(chǎng)聯(lián)合優(yōu)化，建立三層優(yōu)化模型。

上述文獻(xiàn)考慮日前能量市場(chǎng)和備用容量市場(chǎng)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(yùn)行，但對(duì)實(shí)時(shí)市場(chǎng)調(diào)用備用容量需要付出的能量費(fèi)用尚未進(jìn)一步研究。

在電力系統(tǒng)中，如果風(fēng)電的實(shí)際出力大于日前市場(chǎng)的風(fēng)電購(gòu)電計(jì)劃出力時(shí)，為了減少棄風(fēng)，需要在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中調(diào)用常規(guī)機(jī)組下備用容量減少發(fā)電；如果風(fēng)電的實(shí)際輸出功率小于日前市場(chǎng)的風(fēng)電購(gòu)電計(jì)劃出力，為了不失負(fù)荷，需要在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中調(diào)用常規(guī)機(jī)組的上備用容量增加發(fā)電。

一般地，為了減少實(shí)時(shí)市場(chǎng)的偏差功率，實(shí)時(shí)市場(chǎng)能量?jī)r(jià)格需要滿(mǎn)足ρu,t≥ρr,t≥ρd,t，其中ρu,t為實(shí)時(shí)市場(chǎng)t時(shí)段常規(guī)機(jī)組的購(gòu)電價(jià)格，ρd,t為實(shí)時(shí)市場(chǎng)t時(shí)段常規(guī)機(jī)組的售電價(jià)格，ρr,t為日前市場(chǎng)t時(shí)段出清價(jià)格。如果實(shí)時(shí)偏差功率為負(fù)，相當(dāng)于日前市場(chǎng)購(gòu)電過(guò)多，要調(diào)用下備用容量在實(shí)時(shí)市場(chǎng)售電。

由于ρr,t≥ρd,t，該部分出售的電能等同于在日前市場(chǎng)以ρr,t的價(jià)格購(gòu)電，而在實(shí)時(shí)市場(chǎng)只以ρd,t的價(jià)格出售，出售單位電量將會(huì)損失ρr,t-ρd,t，增加了總購(gòu)電費(fèi)用。另一方面，如果實(shí)時(shí)偏差功率為正，相當(dāng)于日前市場(chǎng)購(gòu)電過(guò)少，要調(diào)用上備用容量，此時(shí)要以ρu,t的價(jià)格在實(shí)時(shí)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)電能，也增加了總購(gòu)電費(fèi)用。

從以上的分析可以看出，無(wú)論實(shí)時(shí)市場(chǎng)的偏差功率為正還是為負(fù)，都會(huì)增加實(shí)時(shí)市場(chǎng)的能量平衡費(fèi)用。因此將日前能量市場(chǎng)和實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)分開(kāi)考慮，不能得到最優(yōu)的購(gòu)電方案[8]。文獻(xiàn)[8]將日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)統(tǒng)一考慮，同時(shí)考慮負(fù)荷預(yù)測(cè)的偏差，建立了日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)統(tǒng)一調(diào)度模型，并通過(guò)算例分析可知，該模型可以得到更優(yōu)的購(gòu)電計(jì)劃，但是該文尚沒(méi)有考慮風(fēng)電并網(wǎng)。

文獻(xiàn)[9]同時(shí)考慮了負(fù)荷和風(fēng)電不確定性的影響，在不同場(chǎng)景下，以日前市場(chǎng)能量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用和實(shí)時(shí)市場(chǎng)平衡費(fèi)用最小為目標(biāo)，制定最優(yōu)的日前市場(chǎng)調(diào)度計(jì)劃。文獻(xiàn)[8-9]在考慮實(shí)時(shí)市場(chǎng)電價(jià)時(shí)，認(rèn)為實(shí)時(shí)電價(jià)為一固定價(jià)格，均沒(méi)有考慮它的不確定性。

文獻(xiàn)[7]在文獻(xiàn)[8-9]的基礎(chǔ)上同時(shí)考慮了風(fēng)電功率不確定性和負(fù)荷不確定性的影響，并用區(qū)間數(shù)表示實(shí)時(shí)市場(chǎng)電價(jià)的不確定性，得到日前能量市場(chǎng)和實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)聯(lián)合出清方案。文獻(xiàn)[7-9]雖然考慮了實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)對(duì)購(gòu)電結(jié)果的影響，但對(duì)備用容量市場(chǎng)未進(jìn)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(chǎng)和備用容量市場(chǎng)的出清計(jì)劃時(shí)，作為電力市場(chǎng)的購(gòu)電決策者，無(wú)法事先得知風(fēng)電的實(shí)際輸出功率和實(shí)時(shí)市場(chǎng)的實(shí)際價(jià)格，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)的能量費(fèi)用。因此需要考慮風(fēng)電和實(shí)時(shí)市場(chǎng)電價(jià)的不確定性，即將風(fēng)電出力和實(shí)時(shí)市場(chǎng)電價(jià)作為隨機(jī)變量。

目前對(duì)含隨機(jī)變量的建模方法主要有三種：隨機(jī)模型、模糊模型和區(qū)間模型。其中隨機(jī)模型需要利用大量的歷史數(shù)據(jù)得到隨機(jī)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(jī)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(jī)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(chǎng)機(jī)組購(gòu)電出力的區(qū)間解，給購(gòu)電決策者提供參考，也可以利用魯棒優(yōu)化方法得到一個(gè)具體的日前市場(chǎng)出清方案，區(qū)間模型具有廣泛的應(yīng)用前景。

在日前市場(chǎng)購(gòu)電優(yōu)化中，由于電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況是未知的，購(gòu)電決策者決定的任意一個(gè)購(gòu)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(huì)影響決策者的行為，如文獻(xiàn)[21]在光儲(chǔ)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(dá)到綜合經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

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

結(jié)論

本文用區(qū)間表示風(fēng)電輸出功率和實(shí)時(shí)市場(chǎng)電價(jià)的不確定性，綜合考慮日前市場(chǎng)能量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用、備用容量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用和實(shí)時(shí)市場(chǎng)能量平衡費(fèi)用，基于魯棒后悔度，建立含風(fēng)電的日前市場(chǎng)購(gòu)電優(yōu)化模型。結(jié)論如下：

1）與傳統(tǒng)購(gòu)電計(jì)劃相比，本文提出的購(gòu)電方案同時(shí)考慮了日前能量市場(chǎng)，備用容量市場(chǎng)和實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)，優(yōu)化了備用容量，使最大可能的失負(fù)荷電量和棄風(fēng)電量下降，較大減少了實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)費(fèi)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(dāng)實(shí)時(shí)市場(chǎng)購(gòu)電價(jià)格預(yù)測(cè)偏差增加時(shí)，日前市場(chǎng)能量費(fèi)用和下備用容量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用會(huì)增加，上備用容量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用減少；當(dāng)實(shí)時(shí)市場(chǎng)售電價(jià)格預(yù)測(cè)偏差增加時(shí)，會(huì)減少日前能量市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用和下備用容量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，增大上備用容量購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用。

3）當(dāng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)區(qū)間擴(kuò)大時(shí)，為了減少棄風(fēng)或失負(fù)荷，上、下備用容量購(gòu)買(mǎi)量增加，魯棒后悔度也隨之增大。

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