本发明属于市场经营，尤其涉及一种联合出清的市场机制设置方法和系统。
背景技术：
1、电能量与辅助服务日前市场作为支撑电力系统短期运行灵活性的重要交易平台，其协调运行方式已成为下一阶段现货市场试点建设的关键问题之一。结合电力系统对灵活性电力资源的需求，考虑到未来的电力现货市场中可能存在多种辅助服务市场同时运行的情况，有必要建立一种同时考虑了调频辅助服务、旋转备用辅助服务和爬坡辅助服务等多种辅助服务产品的电能量与多种辅助服务的日前市场联合出清模型。
技术实现思路
1、为了解决或者改善上述问题，本发明提供了联合出清的市场机制设置方法和系统，具体技术方案如下：
2、本发明提供一种联合出清的市场机制设置方法，包括：确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体；组织电能量与辅助服务的交易申报；设置以社会福利最大化为优化目标的安全约束机组组合和安全约束经济调度。
3、优选的，所述确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体，包括：
4、新能源机组申报参与现货电能量市场交易；
5、传统发电机组申报参与现货电能量市场、调频辅助服务市场、旋转备用辅助服务市场与快速爬坡辅助服务市场的交易；
6、提供辅助服务的机组应当通过相关的测试，满足对应辅助服务所需的性能指标要求。
7、优选的，所述组织电能量与辅助服务的交易申报，包括：
8、发电机组在日前电能量市场的申报信息包括启动费用、最小稳定技术出力运行费用和报价曲线；
9、所述报价曲线对应机组运行在不同出力区间时单位电能量的价格，其中，出力区间存在段数上限，每段需申报出力区间起点、出力区间终点和区间报价；
10、所述最小稳定技术出力运行费用为最小稳定技术出力不为零的发电机组的运行费用，其中，第一段出力区间起点为机组的最小稳定技术出力，最后一段出力区间终点为机组的额定有功功率，每一个报价段的起始出力点必须为上一个报价段的出力终点；
11、所述报价曲线随出力增加单调非递减，每段报价的电能量价格均不可超过申报价格的上限、下限限制。
12、优选的，所述安全约束机组组合，包括：
13、日前安全约束机组组合数学模型：
14、其中，t表示所考虑的时段总数，n表示机组总台数，nt表示省间联络线的总数，nl表示需要考虑的传输线总数，ns表示断面总数，y表示售电公司、一类用户以及其他用户依照节点聚合后的用户总数，pi,t表示机组i在时段t的出力；
15、αi,t＝1表示机组在i时段处于从停机到开机的过程中，参量分别表征机组是否对于调频、下调频、旋转备用、上爬坡、下爬坡辅助服务进行报价的0-1变量；
16、ci,t(pi,t)×0.25、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用、最小技术出力运行费用，0.25表示15分钟为一个时段，ci,t(pi,t)是与机组i在t时段申报的在最小技术出力之上各段出力区间和对应能量价格有关的多段阶梯型函数；
17、是省间联络线j在时段t的输入费用，是联络线j在t时段申报的各段传输容量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
18、是省间联络线j在时段t的输出费用，是联络线j在t时段申报的各段传输容量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
19、by,t(dy,t)×0.25是用户y在时段t的需求量产生的费用，by,t(dy,t)表示用户y在t时段申报的各段需求量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
20、机组出力表达式：其中，nm为机组报价总段数，pi,t,m为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力，分别为机组i在t时段申报的第m个出力区间上、下限，为机组i在t时段的最小技术出力，为机组i在t时段的额定功率；
21、机组运行费用表达式：ci,t,m-1≤ci,t,m,m＝2,3,…,nm，其中，ci,t,m为机组i申报的第m个出力区间对应的能量价格。为机组报价的下限与上限；
22、αi,t＝max{ui,t-ui,t-1,0}，ηi,t＝max{ui,t-1-ui,t,0}，其中，ηi,t＝1表示机组在i时段处于从开机到停机的过程中，ui,t∈{0,1}表示机组i在时段t的启停状态，ui,t＝0表示机组处于停机状态，ui,t＝1表示机组处于开机状态。为机组i的启动成本；
23、用户用电功率表达式：
24、其中，dy,t,m为用户y在时段t第m个出力区间中的中标电力，户y申报的第m个出力用电量上、下限，为用户y在t时段的最大用电功率；
25、用户的用电费用表达式：
26、cy,t,m-1≤cy,t,m,m＝2,3,…,nm，
27、其中，cy,t,m为用户y申报的第m个出力区间对应的能量价格。为用户报价的下限与上限；
28、k为scuc的n-1故障集中的场景数量，k表示第k个场景，k＝0表示为无故障场景；ml,k表示在故障场景k中对于线路l用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；ms,k表示在故障场景k中对于线路l用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；
29、分别为线路l在t时段场景k下的正、反向潮流松弛变量，nl为线路总数；
30、分别为断面s在t时段场景k下的正、反向潮流松弛变量，ns为断面总数；
31、分别为上、下调频的报价；分别为上、下调频的中标量；为旋转备用的费用；为旋转备用的中标量；分别为向上和向下快速爬坡的费用；分别为向上和向下快速爬坡的中标量；
32、约束条件：
33、每个时段t的系统负荷平衡约束：
34、其中，pi,t表示机组i在时段t的出力，表示省间联络线j在t时刻的输入电网的功率，表示省间联络线j在t时刻的输出电网的功率，dy,t表示用户y在时段t内的电力需求量；
35、系统正备用容量约束：其中，为机组i在时段t的最大出力；为时段t的系统正备用容量要求；
36、系统负备用容量约束：其中，为机组i在时段t的最小技术出力；为时段t的系统负备用容量要求；
37、每个辅助服务分区a内，系统旋转备用约束：其中，为时段t内a区域所需的旋转备用总需求；
38、系统上、下调频约束：其中，分别为时段t内全网上、下调频需求量；
39、系统向上、向下快速爬坡约束：其中，分别为时段t内全网向上、向下快速爬坡需求量；
40、特殊机组状态约束：其中，is1(t)指的是在t时段必开机组的全集；is2(t)指的是在t时段必停机组的全集；
41、机组爬坡约束：其中，为机组i在15分钟时间段内的最大上、下爬坡速率；
42、机组最小连续开机、停机时间约束：
43、其中，ui,τ为机组i在τ时段的启停状态；tu、td为机组的最小连续开机、停机时间；
44、机组启停次数约束：其中，αi,t＝1表示机组在i时段处于从停机到开机的过程中，ηi,t＝1表示机组在i时段处于从开机到停机的过程中；
45、线路潮流约束：其中，plmax为线路l的潮流传输极限，gk,l-i为在故障k条件下机组i所在节点对线路l的输出功率转移分布因子，gk,s-j为故障k情况下省间联络线j所在节点对线路l的输出功率转移分布因子，gk,l-y为故障k条件下用户y对线路l的输出功率转移分布因子，分别为故障k条件下线路l的正、反向潮流松弛变量；
46、断面潮流约束：
47、其中，分别为断面s的潮流传输上下极限，gs-i为机组i所在节点对断面s的输出功率转移分布因子，gk,s-j为故障k情况下省间联络线j所在节点对断面s的输出功率转移分布因子，gs-y为用户y对断面s的输出功率转移分布因子，分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；
48、机组的出清耦合约束：
49、
50、联络线出清约束：其中，为联络线j在t时段内的最大传输容量。
51、优选的，所述安全约束经济调度，包括：
52、日前安全约束经济调度数学模型：
53、其中，ap(t)表示在日前scuc中t时段所有中标机组中可定价的机组集合；
54、于每个时段t，负荷平衡约束：其中，pi,t(i∈ap(t))表示可定价机组i在时段t的出力，tj,t表示省间联络线j在时段t的出力，dy,t表示用户y在时段t内的电力需求量,pi,t*(i∈np(t))表示不可定价机组w在时段t的出力，其数值为该不可定价机组在日前scuc中的出清电量；
55、机组爬坡约束：其中，为机组i在时间段内的最大上、下爬坡速率；
56、机组的出清耦合约束：对于可定价机组，若ui,t＝1，则机组的出力应该处于其最大/最小出力范围之内，其约束条件：
57、其中，为机组i在t时段内的最小技术出力；为机组i在t时段内的额定功率。分别代表在日前安全约束机组组合中，机组i在t时段上调频、下调频、旋转备用、上爬坡、下爬坡的已中标量。
58、对于不可定价机组，其在日前安全约束机组组合中出清的结果应作为日前安全约束经济调度优化的边界条件；
59、联络线出清约束：其中，为联络线j在t时段内的最大传输容量。
60、本发明提供一种联合出清的市场机制设置系统，包括：
61、第一模块，用于确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体；
62、第二模块，用于组织电能量与辅助服务的交易申报；
63、第三模块，用于设置以社会福利最大化为优化目标的安全约束机组组合和安全约束经济调度。
64、优选的，所述确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体，包括：
65、新能源机组申报参与现货电能量市场交易；
66、传统发电机组申报参与现货电能量市场、调频辅助服务市场、旋转备用辅助服务市场与快速爬坡辅助服务市场的交易；
67、提供辅助服务的机组应当通过相关的测试，满足对应辅助服务所需的性能指标要求。
68、优选的，所述组织电能量与辅助服务的交易申报，包括：
69、发电机组在日前电能量市场的申报信息包括启动费用、最小稳定技术出力运行费用和报价曲线；
70、所述报价曲线对应机组运行在不同出力区间时单位电能量的价格，其中，出力区间存在段数上限，每段需申报出力区间起点、出力区间终点和区间报价；
71、所述最小稳定技术出力运行费用为最小稳定技术出力不为零的发电机组的运行费用，其中，第一段出力区间起点为机组的最小稳定技术出力，最后一段出力区间终点为机组的额定有功功率，每一个报价段的起始出力点必须为上一个报价段的出力终点；
72、所述报价曲线随出力增加单调非递减，每段报价的电能量价格均不可超过申报价格的上限、下限限制。
73、优选的，所述安全约束机组组合，包括：
74、日前安全约束机组组合数学模型：
75、其中，t表示所考虑的时段总数，n表示机组总台数，nt表示省间联络线的总数，nl表示需要考虑的传输线总数，ns表示断面总数，y表示售电公司、一类用户以及其他用户依照节点聚合后的用户总数，pi,t表示机组i在时段t的出力；
76、αi,t＝1表示机组在i时段处于从停机到开机的过程中，参量分别表征机组是否对于调频、下调频、旋转备用、上爬坡、下爬坡辅助服务进行报价的0-1变量；
77、ci,t(pi,t)×0.25、分别为机组i在时段t的运行费用、启动费用、最小技术出力运行费用，0.25表示15分钟为一个时段，ci,t(pi,t)是与机组i在t时段申报的在最小技术出力之上各段出力区间和对应能量价格有关的多段阶梯型函数；
78、是省间联络线j在时段t的输入费用，是联络线j在t时段申报的各段传输容量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
79、是省间联络线j在时段t的输出费用，是联络线j在t时段申报的各段传输容量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
80、by,t(dy,t)×0.25是用户y在时段t的需求量产生的费用，by,t(dy,t)表示用户y在t时段申报的各段需求量区间和对应能量价格有关的多段线性函数；
81、机组出力表达式：其中，nm为机组报价总段数，pi,t,m为机组i在时段t第m个出力区间中的中标电力，分别为机组i在t时段申报的第m个出力区间上、下限，为机组i在t时段的最小技术出力，为机组i在t时段的额定功率；
82、机组运行费用表达式：ci,t,m-1≤ci,t,m,m＝2,3,…,nm，其中，ci,t,m为机组i申报的第m个出力区间对应的能量价格。为机组报价的下限与上限；
83、αi,t＝max{ui,t-ui,t-1,0}，ηi,t＝max{ui,t-1-ui,t,0}，其中，ηi,t＝1表示机组在i时段处于从开机到停机的过程中，ui,t∈{0,1}表示机组i在时段t的启停状态，ui,t＝0表示机组处于停机状态，ui,t＝1表示机组处于开机状态。为机组i的启动成本；
84、用户用电功率表达式：
85、其中，dy,t,m为用户y在时段t第m个出力区间中的中标电力，户y申报的第m个出力用电量上、下限，为用户y在t时段的最大用电功率；
86、用户的用电费用表达式：
87、cy,t,m-1≤cy,t,m,m＝2,3,…,nm，
88、其中，cy,t,m为用户y申报的第m个出力区间对应的能量价格。为用户报价的下限与上限；
89、k为scuc的n-1故障集中的场景数量，k表示第k个场景，k＝0表示为无故障场景；ml,k表示在故障场景k中对于线路l用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；ms,k表示在故障场景k中对于线路l用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；
90、分别为线路l在t时段场景k下的正、反向潮流松弛变量，nl为线路总数；
91、分别为断面s在t时段场景k下的正、反向潮流松弛变量，ns为断面总数；
92、分别为上、下调频的报价；分别为上、下调频的中标量；为旋转备用的费用；为旋转备用的中标量；分别为向上和向下快速爬坡的费用；分别为向上和向下快速爬坡的中标量；
93、约束条件：
94、每个时段t的系统负荷平衡约束：
95、其中，pi,t表示机组i在时段t的出力，表示省间联络线j在t时刻的输入电网的功率，表示省间联络线j在t时刻的输出电网的功率，dy,t表示用户y在时段t内的电力需求量；
96、系统正备用容量约束：其中，为机组i在时段t的最大出力；为时段t的系统正备用容量要求；
97、系统负备用容量约束：其中，为机组i在时段t的最小技术出力；为时段t的系统负备用容量要求；
98、每个辅助服务分区a内，系统旋转备用约束：其中，为时段t内a区域所需的旋转备用总需求；
99、系统上、下调频约束：其中，分别为时段t内全网上、下调频需求量；
100、系统向上、向下快速爬坡约束：其中，分别为时段t内全网向上、向下快速爬坡需求量；
101、特殊机组状态约束：其中，is1(t)指的是在t时段必开机组的全集；is2(t)指的是在t时段必停机组的全集；
102、机组爬坡约束：其中，为机组i在15分钟时间段内的最大上、下爬坡速率；
103、机组最小连续开机、停机时间约束：
104、其中，ui,τ为机组i在τ时段的启停状态；tu、td为机组的最小连续开机、停机时间；
105、机组启停次数约束：其中，αi,t＝1表示机组在i时段处于从停机到开机的过程中，ηi,t＝1表示机组在i时段处于从开机到停机的过程中；
106、线路潮流约束：其中，plmax为线路l的潮流传输极限，gk,l-i为在故障k条件下机组i所在节点对线路l的输出功率转移分布因子，gk,s-j为故障k情况下省间联络线j所在节点对线路l的输出功率转移分布因子，gk,l-y为故障k条件下用户y对线路l的输出功率转移分布因子，分别为故障k条件下线路l的正、反向潮流松弛变量；
107、断面潮流约束：
108、其中，分别为断面s的潮流传输上下极限，gs-i为机组i所在节点对断面s的输出功率转移分布因子，gk,s-j为故障k情况下省间联络线j所在节点对断面s的输出功率转移分布因子，gs-y为用户y对断面s的输出功率转移分布因子，分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；
109、机组的出清耦合约束：
110、联络线出清约束：其中，为联络线j在t时段内的最大传输容量。
111、优选的，所述安全约束经济调度，包括：
112、日前安全约束经济调度数学模型：
113、其中，ap(t)表示在日前scuc中t时段所有中标机组中可定价的机组集合；
114、于每个时段t，负荷平衡约束：其中，pi,t(i∈ap(t))表示可定价机组i在时段t的出力，tj,t表示省间联络线j在时段t的出力，dy,t表示用户y在时段t内的电力需求量,pi,t*(i∈np(t))表示不可定价机组w在时段t的出力，其数值为该不可定价机组在日前scuc中的出清电量；
115、机组爬坡约束：其中，为机组i在时间段内的最大上、下爬坡速率；
116、机组的出清耦合约束：对于可定价机组，若ui,t＝1，则机组的出力应该处于其最大/最小出力范围之内，其约束条件：
117、其中，为机组i在t时段内的最小技术出力；为机组i在t时段内的额定功率。分别代表在日前安全约束机组组合中，机组i在t时段上调频、下调频、旋转备用、上爬坡、下爬坡的已中标量。
118、对于不可定价机组，其在日前安全约束机组组合中出清的结果应作为日前安全约束经济调度优化的边界条件；
119、联络线出清约束：其中，为联络线j在t时段内的最大传输容量。
120、本发明的有益效果为：针对现有的电力现货市场与辅助服务市场同步建设的要求，重点设计并构建了适应未来电力市场化改革需要的电能量与多种辅助服务日前市场联合出清模型。市场出清的目标函数由原本的电能量成本最小拓展为电能量与多种辅助服务产品的供应总成本最小，约束条件同时包含电能量、调频、旋转备用与快速爬坡市场的出清条件、不同类型发电机组的运行条件、及反映发电容量耦合关系的约束条件。联合出清模型最终实现了电能量、向上调频辅助服务、向下调频辅助服务、旋转备用辅助服务、向上快速爬坡辅助服务、向下快速爬坡辅助服务等6个不同交易品种的联合出清。
1.一种联合出清的市场机制设置方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述联合出清的市场机制设置方法，其特征在于，所述确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体，包括：
3.根据权利要求2所述联合出清的市场机制设置方法，其特征在于，所述组织电能量与辅助服务的交易申报，包括：
4.根据权利要求2所述联合出清的市场机制设置方法，其特征在于，所述安全约束机组组合，包括：
5.根据权利要求2所述联合出清的市场机制设置方法，其特征在于，所述安全约束经济调度，包括：
6.一种联合出清的市场机制设置系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述联合出清的市场机制设置系统，其特征在于，所述确定电能量与辅助服务的联合出清市场主体，包括：
8.根据权利要求7所述联合出清的市场机制设置系统，其特征在于，所述组织电能量与辅助服务的交易申报，包括：
9.根据权利要求8所述联合出清的市场机制设置系统，其特征在于，所述安全约束机组组合，包括：
10.根据权利要求9所述联合出清的市场机制设置系统，其特征在于，所述安全约束经济调度，包括：
