[发明专利]一种基于CVaR的风电日前出力申报优化方法

权利要求书

1.一种基于CVaR的风电日前出力申报优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）生成风电不确定性样本；

通过实际风速历史数据，并基于风速与风机出力关系，得到风机可能出力的历史数据，通过对风机可能出力的历史数据进行聚类，得到有代表性的随机概率样本；

2）建立风险中立型风电企业日前出力计划优化模型；

其决策目标是确定最优的日前风电出力计划以最大化自己的期望利润，风电企业利润为上网风电收益与偏差电量惩罚的差值；

3）建立基于CVaR的日前出力申报优化决策模型；

在步骤2）建立的风险中立型风电企业日前出力计划优化模型的基础上，考虑发电企业对风险的规避，从而确定风电机组的日前出力申报；

步骤（2）建立风险中立型风电企业日前出力计划优化模型的具体方法，包括：

2-1）针对步骤（1）得到的不确定性样本，首先建立风险中型风电企业日前出力计划优化模型，对风电企业次日出力不确定情况下的利润期望目标进行优化，且假设风电机组上网时采用固定的风电标杆上网电价；风电企业的容量规模很小，对电力系统的影响可忽略不计；风电企业的运行维护成本为0；

2-2）设置风险中立型风电企业日前出力计划优化模型目标函数；

对于风险中型的风电企业，其决策目标是确定最优的日前风电出力计划以最大化自己的期望利润，风电企业利润为上网风电收益与偏差电量惩罚的差值；

2-3）设定约束条件；

2-4）模型简化。

2.根据权利要求1所述的基于CVaR的风电日前出力申报优化方法，其特征在于，所述目标函数为下式，

；

式中，为风险中立型风电企业日前申报策略所能获得的总利润，单位为元；为风电机次日t时刻的日前申报出力值，单位为MW；为随机变量，；为第k个样本在次日第t时刻的正向偏差，单位为MW；为第k个样本在次日第t时刻的负向偏差，单位为MW；为每时段时长，单位为h；为风电标杆上网电价，单位为元/MWh；、分别为正负偏差惩罚单位费用，单位为元/MWh；N为场景数，，N取20；为每时段的时长，单位为h；t取24；表示风电出力价格，取值视当日实际成交价格而定。

3.根据权利要求2所述的基于CVaR的风电日前出力申报优化方法，其特征在于，在步骤2-2）的目标函数中，正向偏差和负向偏差两者都为正数，且二者至少有一个为0，从而得到如下表示，

（3）

（4）

式中，表示任意t时段；

对于（3）（4）式，需将其转化成线性约束条件如下，

（5）

（6）

（7）

除此之外，所述约束条件还包括申报出力约束和风电机组爬坡约束，

（8）

（9）

（10）

式中，是t时刻风电出力最大限制，单位为MW；和表示风电机组在t时段允许的最大有功功率上升量和下降量的限值，表示风电机组的爬坡约束，单位为MW。

4.根据权利要求3所述的基于CVaR的风电日前出力申报优化方法，其特征在于，在步骤2-3）的约束条件中，由于式（7）的三个变量存在线性关系，约束一致性存在问题，因此根据式（7）对模型进行简化，简化后的模型如下，

（11）

（12）。

5.根据权利要求1所述的基于CVaR的风电日前出力申报优化方法，其特征在于，建立基于CVaR的日前出力申报优化决策模型的方法包括如下步骤：

3-1）设表示一个与决策向量X相关的损失函数，，其中是的一个子集，表示决策变量X的可行集；是一个随机向量，表示不确定因素；其中，m、n分别表示对应决策变量和随机变量集的维度；

假定随机向量Y的联合概率密度为，对于固定的X，关于Y的不超过某一损失水平的概率为：

（13）

对于任意X，为决策向量X下的损失累积分布函数，关于非减和右连续；

3-2）构建考虑风电出力不确定性的风电企业日前申报策略优化问题的目标函数；

（14）

（15）

上式中，和即为置信水平下的VaR和CVaR，CVaR的含义指超过一定损失的条件均值，在相同的置信水平下，CVaRVaR,这样最小化CVaR也就是最小化VaR，由于中含有难以直接求解，用来替代，则：

（16）

（17）

一般情况下最优CVaR是表示最小的置信度下CVaR损失值，如果将求最优CVaR损失值问题转化为求置信度下CVaR利益值问题，模型要进行相应的变换；将损失函数转换为风电企业日前申报策略利润函数，设置置信度为，同时，设置风电企业日前申报策略的利润门槛值，取随机向量的N个样本值，构建出考虑风电出力不确定性的风电企业日前申报策略优化问题的目标函数，即

（18）

其中，代表样本k发生的概率；

3-3）为简化上述公式（18）的表达，引入虚拟变量，N取值为20，得到考虑风电出力不确定下的风电企业申报决策CVaR利润随机优化模型如下，

（19）

（20）

其中，为风电企业日前申报策略的利润门槛值，高于利润门槛值则进入高风险利润部分，即可获得最大利润减门槛值为风电企业认为风险较大的利润部分，也即风电企业通常得不到的利润部分，企业不能依赖这部分利润实现长期盈利，设置的高低代表风电企业对高风险利润部分的态度，同时越接近1代表风电企业越厌恶风险；在上述的CVaR利润优化模型中，当门槛值超过任意样本最大可能利润、且时，CVaR模型变为风险中立利润期望模型。