本发明属于电力系统规划，具体涉及一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法。
背景技术：
1、节点边际定价(lmp)方法已成为能源市场运行和规划中确定节点价格和管理输电阻塞的主要方法。对于系统运营商和规划者来说，了解未来的价格以及随着系统负荷的增长可能出现的新的约束限制总是很重要的。此信息可用于短期和长期的阻塞缓解和负载管理。同时，对于发电公司来说，预测未来电价和可能的阻塞也很重要，采用基于最优潮流(opf)的市场模拟器对传输进行了全面建模。先前关于lmp相对于负荷灵敏度的研究工作只适用于负荷变化较小而不收紧约束的情况，当系统负荷变化较大导致新的输电阻塞和lmp阶跃变化时就无法奏效。因此，如果负荷变化下的输电阻塞情况或者节点边际电价是容易获得的，这将对电力系统规划者非常有益。用传统的lmp模型来获得lmp和负荷的关系曲线相对耗时，所以迫切需要一种更有效的算法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明构建基于直流最优潮流的lmp模型，探索一种适合于电力市场短期规划与运行的高效算法来识别输电阻塞和lmp与负荷水平的关系，借助此算法计算出新的临界负荷水平(cll)下的发电调度计划、阻塞线路和节点边际电价，从而可以得出不同系统负荷水平对输电阻塞和边际价格的影响。
2、为此，本发明提出一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法。包括以下步骤：
3、步骤a.建立基于dcopf的lmp模型，利用松弛变量和矩阵公式重写所有约束，考虑负荷变化模式的影响，获得相应的灵敏度，建立新的lmp模型；
4、步骤b.基于新的lmp模型，确定新的紧约束和cll以及新的松约束，确定新的cll下单个节点的lmp模型。
5、优选地，所述步骤a包括：
6、步骤a1：建立基于dcopf的lmp模型，目标函数为：
7、
8、约束条件：
9、
10、gimin≤gi≤gimax
11、式中：n是节点的个数；ci是节点i的发电成本；gi是节点i发电机发出的有功功率；di是节点i的负荷；gsfk-i是节点i到线路k的发电移位因子；fkmax是线路k的传输极限；
12、节点i的lmp为：
13、
14、式中：m是线路的个数；lmpienergy是电能量的价格，lmpicong是阻塞价格，lmpiloss是网损价格；λ是等式约束的拉格朗日乘数；μk是传输约束的拉格朗日乘子；dfi是节点i的交付系数；
15、步骤a2：将松弛变量应用于所有不等式约束，将其转化为等式约束；用矩阵公式重写所有约束，使边际变量用非边际变量表示，得能量平衡约束：
16、
17、式中，mg＝nmg×1vector，为边际发电机的输出；ng＝nng×1vector，为非边际发电机的输出；ul＝mul×1vector，为非阻塞线路的松弛变量；cl＝mcl×1vector，表示阻塞线路的松弛变量；d＝[d1d2...dn]t＝n×vector，表示拥塞线路的边际机组gsf的矩阵；p＝[a]-1p；[q]＝[a]-1[q]；[r]＝[a]-1[r]；[t]＝[a]-1[t]，
18、
19、式中：[a11]表示拥塞线路的边际机组gsf的矩阵；[a12]＝[0]表示0矩阵；[a21]为非阻塞线路的边际机组gsf的矩阵；[a22]＝[i]为单位矩阵；p1表示阻塞线路的线流极限；p2表示非阻塞线路线的线流极限；[q1]表示阻塞线路的gsf矩阵，包括所有载重节点；[q2]表示非阻塞线路所有节点的gsf矩阵；[r1]表示非边际机组节点对阻塞线路的gsf的负值；[r2]表示非边际机组节点对非阻塞线路的gsf矩阵；[t1]＝[-i]为负的单位矩阵；[t2]＝[0]为零矩阵；
20、目标函数：
21、
22、式中cmg为边际机组发电成本列向量；为cmg的转置向量；cng为非边际机组发电成本列向量；[rmg]为r矩阵的nmg第一行；[tmg]为t矩阵的nmg第一行，
23、步骤a3：考虑负荷变化模式的影响，获得发电调度的灵敏度；假设参与因子为线性，负荷可以改写如下：
24、
25、δd＝f×δd∑
26、式中：为负荷增长参与系数，
27、f＝[f1 f2 ... fn]t，是一个n*1的列向量；δd是列向量；di为节点i的负荷，为节点i的原始负荷；δdi节点i负荷的变化量；d∑为负荷总量；为初始负荷总量；δdσ为负荷变化量总量；δd是负荷变化量的列向量；
28、考虑到系统负荷的变化，可得：
29、
30、考虑到负荷变化模式的线性参与因素，即δd＝f×ad∑，上述方程可以改写为：
31、
32、其中q′＝[q]×f；
33、将上述公式进一步解耦，得：
34、δmg＝q′mg×δd∑+[rmg]×δng+[tmg]×δcl
35、δul＝q′ul×δd∑+[rul]×δng+[tul]×δcl
36、由上述两个方程，可以得到mg和ul相对于负荷的灵敏度：
37、
38、目标函数的增量：
39、
40、目标函数对于ng和cl的灵敏度可以表示成：
41、
42、3.如权利要求2所述的一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法，其特征在于，所述步骤b包括：
43、步骤b1：确定新的紧约束和新的cll；
44、负荷在某条线路达到极限前的允许的最大增长为：
45、
46、边际发电机对应的允许负荷增长为：
47、
48、由上述式子求出最小值，新的cll等于是线路允许的负荷极限，ulk是非阻塞线路的松弛变量，q′ul是ul相对于负荷的灵敏度系数，为第i个边际发电机的松弛变量；
49、步骤b2：确定新的松约束；新的松约束为发电机或线路：
50、(1)假设第，个边际机组变为非边际机组，则负荷的变化必须由先前的非边际机组输出或先前紧的松弛变量抵消，可得：
51、
52、式中分别是[rmg]、[tmg]的第，行向量；是边际机组相对于负荷的灵敏度系数；
53、期望增量成本向量：
54、
55、在负荷增长情况下选择最小的正值，或在负荷下降情况下选择最大的负值，对应的j或k即为新的边际机组或新的非阻塞线路；
56、(2)假设第r条非阻塞线路变为阻塞线路，可得：
57、
58、期望增量成本向量：
59、
60、在负荷增长情况下选择最小的正值或在负荷下降情况下选择最大的负值，对应的j或k即为新的边际机组或新的未阻塞线路；
61、步骤b3：确定新的cll下的lmp，采用参与因子，表示为f＝[00...1...00]t；当负荷超过cll时，制定新的mg、ng、ul和cl，以及由于边际机组变化产生的新的向量，特定节点上的lmp为：
62、
63、式中：为节点i上的负荷变化。
1.一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法，其特征在于，所述步骤a包括：
3.如权利要求2所述的一种利用松弛变量和矩阵公式的节点边际电价计算方法，其特征在于，所述步骤b包括：
