一種基於WebGIS技術的電力市場仿真建模方法
2023-06-07 20:56:01
專利名稱：一種基於WebGIS技術的電力市場仿真建模方法
技術領域：
本發明屬於電力系統自動化和計算機數字仿真交叉領域，具體涉及一種基於 WebGIS(全球資訊網地理信息系統)技術的電力市場仿真建模方法。
背景技術：
地理信息系統(Geography Information System, GIS)是一種融合計算機圖形學 和資料庫技術於一體，儲存和處理空間信息的高新技術，它把地理空間位置和相關屬性有 機地結合在一起，根據實際需要準確真實、圖文並茂地輸出給用戶，滿足各種用戶對空間信 息的要求，同時藉助其獨有的空間分析和可視化表達方式，提供各種輔助決策功能。基於 GIS應用系統設計，目前主要採用構件式地理信息系統和Internet地理信息系統WebGIS設 計。WebGIS是Internet和WWW技術應用於GIS開發的產物，是實現GIS互操作的一條最佳 解決途徑。從Internet的任意節點，用戶都可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、製作專題 圖、進行各種空間信息檢索和空間分析。電力市場仿真建模方法作為電力市場仿真系統的一部分，其主要功能為根據特定 的電力市場方案及電力市場運營規則，利用系統的建模工具，結合電力市場成員的組織結 構模型，快速構築一個仿真實驗環境，一個仿真實驗環境與一個被仿真的實際電力市場相 對應。為了達到以上目的，有必要建立一個基於WebGIS技術電力市場建模方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於WebGIS技術電力市場仿真建模方法，其可通過 WebGIS技術創建和配置所需仿真的市場，包括市場場景、電力系統物理模型、電力市場經濟 模型和市場交易規則等。本發明提出的一種基於WebGIS技術的電力市場仿真建模方法，其可通過WebGIS 技術創建和配置所需仿真的市場，即建立電力市場仿真場景，包括電力系統物理模型、電 力市場經濟模型和市場交易規則，具體包括如下步驟(1)在GIS圖形上確定市場位置；在GIS地圖的相應位置用滑鼠右鍵點擊可以添加該位置對應的電力市場場景和 地理位置，添加後GIS地圖上增加相應的代表該電力市場的節點圖標，市場場景添加後，通 過滑鼠左鍵點擊代表該市場的節點可以對市場場景的基本信息如名稱等信息進行編輯和 修改；(2)根據系統結構在GIS圖形上劃定安全區；在上一步確定了市場場景名稱和地理位置的基礎上，進一步確定電力市場場景的 電力系統物理模型，首先確定電力系統供電安全區域劃分，根據實際情況在GIS圖形上添 加安全區劃分圖層；(3)確定安全區聯絡線；
確定電力系統供電安全區域後確定安全區聯絡線，也即聯繫各供電安全區的實際 輸電線路的虛擬線路模型，包括聯絡線名稱和輸電容量限制信息，通過步驟⑵和⑶兩步 完成電力市場仿真場景中的電力系統物理模型建立；(4)採用GIS界面交互方式加入市場成員輸入參數；在建立電力市場仿真場景及其中的電力系統物理模型建立後，進一步建立電力市 場經濟模型通過滑鼠左鍵點擊選擇電力市場場景，進入包含電力系統物理模型的市場場 景後，通過在GIS圖形上點擊滑鼠右鍵添加電力市場交易成員，同時添加市場成員相關信 息，包括名稱，成員裝機容量等信息；(5)選擇市場規則；建立電力市場仿真場景中電力市場經濟模型中的市場規則，市場規則就是電力交 易中的市場信息發布、報價及根據報價進行交易出清的計算方法。所述市場規則通過預先 設置幾種電力市場仿真試驗目標要求市場模式對應的規則。在建立電力市場仿真場景的最 後階段從預先設置的規則中進行選擇。選擇後，市場場景中的電力市場交易規則將包含信 息發布內容、市場成員報價方法、交易周期和相應的交易結果出清算法。本發明還提供了一種使用上述方法的電力市場仿真建模系統，包括以下模塊GIS 支持平臺、Web服務平臺、地理信息資料庫、專業資料庫和提供出清規則等應用算法服務的 SOA服務平臺；所述GIS支持平臺提供系統需要的WebGIS服務，根據系統建立的電力市場仿真圖 層顯示電力市場仿真場景對應的地理信息和環境；所述Web服務平臺是電力市場仿真系統工作的通用軟體支持平臺，電力市場仿真 系統作為一個獨立的Web服務應用部署於該平臺之上；所述地理信息資料庫用於存儲通用的地理信息和對應電力市場仿真系統的專用 圖層信息，包括前述的電力市場安全區劃分圖層數據；所述專業資料庫用於存儲電力市場仿真場景中物理模型中的專業信息，包括聯絡 線輸電容量限值等信息；所述SOA服務平臺是系統算法服務平臺，電力市場仿真建模系統中的所有涉及到 的算法全部採用SOA的方式部署於該SOA服務平臺。本發明技術方案的優點是1、通過GIS系統，直接的在GIS圖上創建電力市場仿真模型，方便快捷，實現圖庫 一體化；2、通過GIS圖形，可以直觀的展現電力系統物理模型及其網絡關係，以及市場成 員報價信息、交易信息等，達到更好的可視化效果。
下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1是依據本發明的方法創建或刪除仿真場景的WebGIS背景圖層的示意圖；圖2是依據本發明的方法創建、修改、刪除電力市場仿真目標市場場景示意圖；圖3是依據本發明的方法創建的電力市場物理模型即安全區及聯絡線示意圖；圖4是依據本發明的方法編輯電力市場經濟模型中市場成員過程的界面5
圖5是通過在GIS地圖上點擊滑鼠右鍵添加電力市場交易成員，同時添加市場成 員相關信息的示意圖；圖6本發明的建模方法的操作過程的流程圖；圖7是本發明的建模系統的結構示意圖；圖8是依據本發明方法建立電力市場仿真模型後仿真交易結果的展示界面；圖9是依據本發明的方法建立電力市場仿真模型後試驗結果分析中智能代理算 法的平均申報電價比較；圖10是依據本發明的方法建立電力市場仿真模型後試驗結果分析中不同智能代 理算法的平均申報電價比較示意圖；圖11是依據本發明的方法建立電力市場仿真模型後試驗結果分析中不同智能代 理算法的邊際電價比較示意圖；圖12是依據本發明的方法建立電力市場仿真模型後試驗結果分析中不同智能代 理算法的平均中標電價比較示意具體實施例方式一種基於WebGIS技術的電力市場仿真建模方法，其可通過WebGIS技術創建和配 置所需仿真的市場，即建立電力市場仿真場景，包括電力系統物理模型、電力市場經濟模 型和市場交易規則即市場出清算法，具體包括如下步驟(1)在GIS圖形上確定市場位置；在GIS地圖的相應位置用滑鼠右鍵點擊可以添加該位置對應的電力市場。添加後 GIS地圖上增加相應的代表該電力市場的節點圖標。例如建立東北區域電力市場則可以通 過滑鼠右鍵點擊東北區域電力市場所在的遼寧省瀋陽市在GIS地圖上的位置來添加東北 區域電力市場。市場場景添加後，通過滑鼠左鍵點擊代表該市場的節點可以對市場場景的基本信 息如名稱等信息進行編輯和修改。參見附圖1、2。(2)根據系統結構在GIS圖形上劃定安全區；在上一步確定了市場場景名稱和地理位置的基礎上，進一步確定電力市場場景的 電力系統物理模型。首先確定電力系統供電安全區域劃分，如圖9所示，根據實際情況在 GIS上添加安全區劃分圖層。下圖中添加了龍江西、龍江中、龍江東、吉林北、吉林南、遼寧東 和遼西遼南7個安全區。參見附圖3。(3)確定安全區聯絡線；確定電力系統供電安全區域後確定安全區聯絡線(聯繫各供電安全區的實際輸 電線路的虛擬線路模型)。包括聯絡線名稱和輸電容量限制信息。通過以上(2)、(3)兩步 完成電力市場仿真場景中的電力系統物理模型建立。參見附圖3。(4)GIS界面交互方式加入市場成員輸入參數；在建立電力市場仿真場景及其中的電力系統物理模型建立後。進一步建立電力市 場經濟模型通過滑鼠左鍵點擊選擇電力市場場景，進入包含電力系統物理模型的市場場 景後，通過在GIS地圖上點擊滑鼠右鍵添加電力市場交易成員，同時添加市場成員相關信 息，包括名稱，成員裝機容量等信息。參見附圖4、5。
(5)選擇市場規則；建立電力市場仿真場景中電力市場經濟模型中的市場規則，市場規則就是電力交 易中的市場信息發布、報價及根據報價進行交易出清的計算方法。所述市場規則通過預先 設置幾種電力市場仿真試驗目標要求市場模式對應的規則。在建立電力市場仿真場景的最 後階段從預先設置的規則中進行選擇。選擇後，市場場景中的電力市場交易規則將包含信 息發布內容、市場成員報價方法、交易周期和相應的交易結果出清算法。通過以上5步，本發明通過在GIS圖上操作的方法，直觀全面地建立電力市場仿真 場景。為進行電力市場仿真研究建立模型。以上操作過程的流程圖參見圖6所示。本發明還提供了使用上述方法的建模系統，包括以下模塊GIS支持平臺、Web服務平臺、地理信息資料庫、專業資料庫、提供出清規則等應用 算法服務的SOA服務平臺其中GIS支持平臺提供系統需要的WebGIS服務，根據系統建立的電力市場仿真圖 層顯示電力市場仿真場景對應的地理信息和環境。Web服務平臺則是電力市場仿真系統工作的通用軟體支持平臺。電力市場仿真系 統作為一個獨立的Web服務應用部署於該平臺之上。地理信息資料庫用於存儲通用的地理信息和對應電力市場仿真系統的專用圖層 信息，如前述的電力市場安全區劃分圖層數據。專業資料庫用於存儲電力市場仿真場景中物理模型中的專業信息。例如聯絡線輸 電容量限值等信息。SOA服務平臺是系統算法服務平臺。電力市場仿真建模系統中的所有涉及到的算 法全部採用SOA的方式部署於該平臺。該系統的結構示意圖如圖7所示。實施實例建立東北區域電力市場仿真實驗模型第一步在GIS圖形上確定東北區域電力市場位置；滑鼠右鍵點擊東北區域電力市場所在的遼寧省瀋陽市在GIS地圖上的位置來添 加東北區域電力市場。添加後，通過滑鼠左鍵點擊代表該市場的節點對市場場景的基本信 息中添加東北區域電力市場名稱。第二步在GIS圖形上劃定東北區域市場安全區；根據仿真試驗目標需求在GIS上添加安全區劃分圖層。此例中添加了龍江西、龍 江中、龍江東、吉林北、吉林南、遼寧東和遼西遼南7個安全區。安全區安全區定義表-1安全區定義
區域名稱上級區域名稱級別順序遼西遼南全網11 安全區負荷分配係數表-2安全區符合分配係數 第三步根據實驗要求量化東北區域市場安全區聯絡線；即聯繫各供電安全區的實際輸電線路的虛擬線路模型，包括聯絡線名稱和輸電容 量限制信息。完成東北區域電力市場仿真場景的電力系統物理模型。聯絡線聯絡線定義表-3聯絡線定義 聯絡線限值表_4聯絡線限值 第四步添加東北區域電力市場市場成員；在建立東北區域電力市場仿真場景及其電力系統物理模型建立後，進一步建立東 北區域電力市場經濟模型通過滑鼠左鍵點擊選擇電力市場場景，進入包含電力系統物理 模型的市場場景後，通過在GIS圖形上點擊滑鼠右鍵添加電力市場交易成員，同時添加市 場成員相關信息，包括名稱，成員裝機容量等信息；市場成員實驗場景選擇東北區域電力市場，市場成員為東北電力調度交易中心，東北電 網有限公司及遼寧、吉林、黑龍江省電力公司，與東北電網接網的擁有100兆瓦及以上火電 機組(除供熱機組和企業自備電廠機組外)的發電公司(廠)，雙邊交易試點的發電公司 (廠)和大用戶。競價電廠基本數據表-5競價電廠基本數據 第五步選擇東北區域電力市場規則；市場格局市場採取電網經營企業單一購買模式。東北電網有限公司與遼寧、吉林、黑龍江省 電力公司按關口計量購售電。東北電網有限公司負責向內蒙古東部用戶售電，遼寧、吉林、 黑龍江省電力公司向省內用戶售電。競價模式東北區域電力市場採用全電量競爭模式，電量交易分為長期合同交易與現貨交易 兩種，以長期合同交易為主。長期合同交易由年度、月度合同交易組成，現貨交易由日前、實 時交易組成。首先開放年度、月度合同交易，並逐步開展日前、實時交易。電量交易用網損 修正後的報價進行競價，以市場購電費用最低為目標決定競價交易結果。競價交易結果經電網安全校核後最後確定。市場規則採用東北區域電力市場月度合同交易競價規則。月度合同交易以競價電廠為單位進行，報價採用多段報價方式進行，對報價進行 網損修正，以市場總購電費用最低為目標進行競價交易。月度合同交易電量的中標價格為各中標電廠中標電量的分段申報價格。月度合同交易競價電量空間為該月負荷預測扣除競價機組年度合同交易電量和 非競價年度合同電量月度分解結果後的空間。第二步市場交易規則設置具體的規則設置如下市場發布的信息1)下月全網發電上網電量預測；2)下月預計上網最大電力、最小電力和平均負荷率；3)下月送華北電量計劃；4)下月競價機組安排的年度合同交易電量月度分解結果；5)下月競價電量空間；6)下月月度合同交易電量應達到的調峰率；7)下月各競價機組的網損修正係數；8)下月各競價機組的檢修計劃；9)影響較大的下月供電設備檢修計劃；10)各競價電廠月度合同交易電量上限(計電廠出口約束，不計輸電斷面約束)。出清規則1)交易出清 目標市場總購電費用最低 報價修正對報價進行網損修正 出清規則低報價優先交易；最後一個中標電廠中標段的報價為市場出清價 格；報價經網損修正後如果相等，則按該段申報電量的比例分配中標電量2)安全校核 電廠最小方式約束如某電廠年合同、年合同交易電量月度分解結果與月度中 標電量之和不滿足最小運行方式，按市場中標電量的報價由高到低減少相應的電量安排給 該電廠 主要斷面輸送能力如果輸電能力不足，斷面將電網分區域，電量送出區域考慮 電廠最小運行方式後按中標電廠的報價由高到低減少交易電量，電量受入區域按未中標電 量的報價由低到高增加交易電量，直到滿足安全約束。市場控制參數電廠報價段數最多為5段，市場最高限價102.362元/MWH，最低限價307. 085元 /MWH0通過以上5步，為進行電力市場仿真研究建立了東北區域電力市場模型。以下文
12字記錄了以該模型為基礎進行的實驗實例(以下實例僅為說明通過以上5步建立的電力市 場仿真模型的有效性和使用流程演示)
0127]實驗建立0128]創建實驗0129]>實驗名稱不同智能代理算法的比較性實0130]>報價方式代理0131]>實驗時間2008-12-120132]實驗情景0133]>情景名稱2008年1月月度集中競價0134]>交易時間2008-1-10135]>時間類型月度0136]>實驗規則東北電力市場月度集中競價0137]>所屬實驗不同智能代理算法的比較性實0138]創建實驗盤0139]表_6創建得試驗盤
13 實驗設置本實驗情景是2008年1月月度集中競價，即針對2008年1月進行集中競價實驗， 研究不同智能代理算法的智能性特性，其它試驗條件相同。負荷預測全網負荷預測值表_7全網負荷預測值 電廠發電平均成本表-8電廠發電平均成本 競價電廠競價電量限制競價電廠上網電量限制是指電廠本次競價中能參與競價申報的最大電量，即本月 最大發電能力扣除檢修電量、其它合同電量後，不計穩定斷面約束。表-9競價電廠競價電量限制(單位MWH) 競價空間表-10試驗盤競價空間 實驗執行創建好實驗盤，數據準備完畢後，啟動實驗。實驗結果分析從實驗數據整理得到各算法試驗盤競價結果收斂後平均各項指標值，如下圖表所 示表-11各算法試驗盤結果指標 實驗結果統計圖參見附圖9-12。此處已經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來 說在不脫離本發明的範圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅 是例證性的，而不是對本發明的範圍的限制，本發明的範圍由所附的權利要求定義。
權利要求
一種基於WebGIS技術的電力市場仿真建模方法，其可通過WebGIS技術創建和配置所需仿真的電力交易市場，即建立電力市場仿真場景，包括電力系統物理模型、電力市場經濟模型和市場交易規則，具體包括如下步驟(1)在GIS圖形上確定市場位置；在GIS地圖的相應位置用滑鼠右鍵點擊可以添加該位置對應的電力市場場景和地理位置，添加後GIS地圖上增加相應的代表該電力市場的節點圖標，市場場景添加後，通過滑鼠左鍵點擊代表該市場的節點可以對市場場景的基本信息如名稱等信息進行編輯和修改；(2)根據系統結構在GIS圖形上劃定安全區；在上一步確定了市場場景名稱和地理位置的基礎上，進一步確定電力市場場景的電力系統物理模型，首先確定電力系統供電安全區域劃分，根據實際情況在GIS圖形上添加安全區劃分圖層；(3)確定安全區聯絡線；確定電力系統供電安全區域後確定安全區聯絡線，也即聯繫各供電安全區的實際輸電線路的虛擬線路模型，包括聯絡線名稱和輸電容量限制信息，通過步驟(2)和(3)兩步完成電力市場仿真場景中的電力系統物理模型建立；(4)採用GIS界面交互方式加入市場成員輸入參數；在建立電力市場仿真場景及其中的電力系統物理模型建立後，進一步建立電力市場經濟模型通過滑鼠左鍵點擊選擇電力市場場景，進入包含電力系統物理模型的市場場景後，通過在GIS圖形上點擊滑鼠右鍵添加電力市場交易成員，同時添加市場成員相關信息，包括名稱，成員裝機容量等信息；(5)選擇市場規則；建立電力市場仿真場景中電力市場經濟模型中的市場規則，市場規則就是電力交易中的市場信息發布、報價及根據報價進行交易出清的計算方法。所述市場規則通過預先設置幾種電力市場仿真試驗目標要求市場模式對應的規則。在建立電力市場仿真場景的最後階段從預先設置的規則中進行選擇。選擇後，市場場景中的電力市場交易規則將包含信息發布內容、市場成員報價方法、交易周期和相應的交易結果出清算法。
2.一種使用權利要求1所述的方法的電力市場仿真建模系統，包括以下模塊GIS支持 平臺、Web服務平臺、地理信息資料庫、專業資料庫和提供出清規則等應用算法服務的SOA 服務平臺；所述GIS支持平臺提供系統需要的WebGIS服務，根據系統建立的電力市場仿真圖層顯 示電力市場仿真場景對應的地理信息和環境；所述Web服務平臺是電力市場仿真系統工作的通用軟體支持平臺，電力市場仿真系統 作為一個獨立的Web服務應用部署於該平臺之上；所述地理信息資料庫用於存儲通用的地理信息和對應電力市場仿真系統的專用圖層 信息，包括前述的電力市場安全區劃分圖層數據；所述專業資料庫用於存儲電力市場仿真場景中物理模型中的專業信息，包括聯絡線輸 電容量限值等信息；所述SOA服務平臺是系統算法服務平臺，電力市場仿真建模系統中的所有涉及到的算採用SOA的方式部署於該SOA服務平臺。
全文摘要
本發明屬於電力系統自動化和計算機數字仿真交叉領域，具體涉及一種基於WebGIS(全球資訊網地理信息系統)技術的電力市場仿真建模方法。其可通過WebGIS技術創建和配置所需仿真的電力市場，包括市場場景、電力系統物理模型、電力市場經濟模型和市場交易規則等。
文檔編號G06Q50/00GK101901429SQ20101023208
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者史述紅, 周海明, 李偉剛, 王文, 王海寧, 陳乃仕 申請人:中國電力科學研究院