本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真軟件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于有限狀態(tài)機的電力仿真軟件時序狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力運營的市場化將是大勢所趨。電力市場運營是一個多交易品種并發(fā)，長期、短期等多周期并行，且相互關(guān)聯(lián)的完整系統(tǒng)，這個復(fù)雜系統(tǒng)的市場化離不開對電力市場的軟件仿真，通過仿真可以對電力市場運營中的一些實際問題加以預(yù)測與解決。而在電力市場仿真運行中，需要解決的問題之一就是電力市場步長時序和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。由于出現(xiàn)的電力需求波動范圍不同，需要參與電能交易的市場種類也不同，因此各個市場之間就需要轉(zhuǎn)換。

目前用于解決電力市場間轉(zhuǎn)換的方法較經(jīng)典的是流程控制方法。它可以順序地對電力市場的各個狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換，遵循事先設(shè)定好的邏輯，從頭到尾的執(zhí)行，電力市場中各時間尺度和各市場種類之間會反復(fù)切換，不是一個單向狀態(tài)的變化。而本發(fā)明基于有限狀態(tài)機實現(xiàn)電力市場狀態(tài)轉(zhuǎn)換，在實際應(yīng)用中，狀態(tài)機模式使用較多，適合不同市場狀態(tài)的切換，特別是狀態(tài)反復(fù)切換的情況下。狀態(tài)機與傳統(tǒng)流程控制方法相比，它的自動化程度高，可做到無人值守，適用于中長期市場仿真的多節(jié)點的系統(tǒng)。

有限狀態(tài)機(Finite State Machine,FSM)，是為研究有限狀態(tài)的計算過程和某些語言類而抽象出的一種計算模型，在用抽象形式表示時，可以立刻明顯地發(fā)現(xiàn)某種狀態(tài)是否可達，以及達到某狀態(tài)需滿足哪些要求。它已被應(yīng)用于很多不同的領(lǐng)域，包括計算機科學(xué)、電子工程、生物學(xué)、語言學(xué)、哲學(xué)、邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)。有限狀態(tài)機是在自動機理論和計算理論中研究的一類自動機。在計算機科學(xué)中，有限狀態(tài)機被廣泛用于建模應(yīng)用行為、硬件電路系統(tǒng)設(shè)計、軟件工程，編譯器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和計算機語言的研究。

一個有限狀態(tài)機包括以下幾個部分：一個有限狀態(tài)集，用于描述系統(tǒng)中的不同狀態(tài)；一個輸入集，用于表示系統(tǒng)所接受的不同輸入信息；一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則集，用于表述系統(tǒng)在接收不同輸入時從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個狀態(tài)的規(guī)則。

定義有限狀態(tài)機是一個五元組：

M＝(Q,∑,δ,q₀,F)

其中，Q是內(nèi)部狀態(tài)的有限集合；

∑是外部輸入的有限集合，叫做輸入集合；

δ:Q×∑→Q是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)；

q₀∈Q是初始狀態(tài)；

是終止狀態(tài)集合。

可抽象為有限狀態(tài)機的系統(tǒng)特點：

1)系統(tǒng)會處于某個狀態(tài)下；

2)狀態(tài)數(shù)量有限；

3)有輸入的發(fā)生；

4)輸入會觸發(fā)一系列的處理過程，包括執(zhí)行特定的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出等；

5)輸入結(jié)束，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到一個新的相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

傳統(tǒng)的流程控制方法只能順序地對電力市場的各個狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換，遵循事先設(shè)定好的邏輯，從頭到尾的執(zhí)行，電力市場中各時間尺度和各市場種類之間會反復(fù)切換，不是一個單向狀態(tài)的變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于有限狀態(tài)機的電力仿真軟件時序狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)，將基于有限狀態(tài)機實現(xiàn)電力市場各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。按照狀態(tài)機理論確立電力市場中各個市場的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，最終實現(xiàn)用有限狀態(tài)機完成市場時序轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于有限狀態(tài)機的電力仿真軟件市場時序狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

步驟A，確定模擬市場的類型和內(nèi)容；

步驟B，根據(jù)有限狀態(tài)機確定市場時序。

進一步地，所述步驟A包括下述子步驟：

步驟A-1，確定所要模擬市場的市場類型，即是否具有電能市場、輔助服務(wù)市場、容量市場和輸電權(quán)市場；

步驟A-2，確定各個市場的職能和包含的服務(wù)，進而確定輔助服務(wù)市場包含的內(nèi)容。

進一步地，所述步驟B包括下述步驟：

步驟B-1，確定市場所有狀態(tài)集；

步驟B-2，確定市場所有輸入集；

步驟B-3，確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則。

進一步地，所述步驟B-1中，確定市場所有可能的狀態(tài)Q，即同一階段可能共存的市場，其中Q＝{電能市場；電能市場和容量市場；電能市場和輸電權(quán)市場；電能市場和輔助服務(wù)市場}。

進一步地，所述步驟B-2中，市場所有輸入集指的是可能導(dǎo)致市場狀態(tài)發(fā)生變化的所有條件∑，∑＝{是否需要輔助服務(wù)；是否需要輸電權(quán)服務(wù)；是否需要備用容量服務(wù)；用電量是否發(fā)生很大波動；是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰和黑啟動；是否發(fā)生阻塞}。

進一步地，所述步驟B-3中，狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則包括完全狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，所述完全狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則考慮所有狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移規(guī)則，實際實驗流程是市場實驗流程的子集；

開始簽訂合同或年度、月度中長期合同時，依次按照下述順序進行：

狀態(tài)位于電能市場-----是否需要備用容量服務(wù)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài)，因為是否參與容量市場遵從自愿原則)------是否購買金融輸電權(quán)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場狀態(tài)，因為是否參與輸電權(quán)市場遵從自愿原則)------(轉(zhuǎn)回)電能市場履行合同-----條件：用電量是否發(fā)生較大的波動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài))------條件：是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰、黑啟動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輔助服務(wù)市場狀態(tài))------是否發(fā)生阻塞(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場)-----電能市場履行合同。

進一步地，所述簽訂合同時是否進入容量市場和輸電權(quán)市場不分先后順序，即并行觸發(fā)，最后容量市場和輸電權(quán)市場回到電能市場狀態(tài)；同時在履行中長期合同時，是否調(diào)用容量市場、輸電權(quán)市場、輔助服務(wù)市場不分先后順序，按照市場條件的觸發(fā)順序進行，調(diào)用完畢之后均回到電能市場。

本發(fā)明還提供一種基于有限狀態(tài)機的電力仿真軟件市場時序狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)包括依次此信息傳遞的市場類型和內(nèi)容確定模塊和市場時序確定模塊；其中：

市場類型和內(nèi)容確定模塊：用于確定模擬市場的類型和內(nèi)容；

市場時序確定模塊：用于根據(jù)有限狀態(tài)機確定市場時序。

進一步地，所述市場類型和內(nèi)容確定模塊，包括：

市場類型確定模塊：用于確定所要模擬市場的市場類型，即是否具有電能市場、輔助服務(wù)市場、容量市場和輸電權(quán)市場；

市場內(nèi)容確定模塊：用于確定各個市場的職能和包含的服務(wù)，進而確定輔助服務(wù)市場包含的內(nèi)容。

進一步地，市場時序確定模塊，包括：

狀態(tài)集確定模塊：用于確定市場所有狀態(tài)集；

輸入集確定模塊：用于確定市場所有輸入集；

轉(zhuǎn)移規(guī)則確定模塊：用于確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則。

為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

本發(fā)明將基于有限狀態(tài)機實現(xiàn)電力市場各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。按照狀態(tài)機理論確立電力市場中各個市場的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，最終實現(xiàn)用有限狀態(tài)機完成市場時序轉(zhuǎn)換。狀態(tài)機與傳統(tǒng)流程控制方法相比，它的自動化程度高，可做到無人值守，適用于中長期市場仿真的多節(jié)點的系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的市場時序說明圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

實施例一

本發(fā)明所解決的問題是在電力市場仿真軟件中各個電力市場的轉(zhuǎn)換問題，電力市場仿真軟件中各個市場能否順利的轉(zhuǎn)換、調(diào)用各自的服務(wù)關(guān)系到整個電力市場能否順利運行，進而關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性，在本發(fā)明中狀態(tài)機僅作為一個信號，即從目前市場運行狀態(tài)經(jīng)過輸入作用發(fā)生改變后產(chǎn)生信號給特定市場，向整個市場體系表明現(xiàn)在應(yīng)該處于的狀態(tài)，而具體市場怎么運營和調(diào)度以達到目前電力負荷的需求則不參與。應(yīng)用狀態(tài)機的流程圖如圖1所示，具體步驟如下：

步驟A-1，確定所要模擬市場的市場類型，即是否具有電能市場、輔助服務(wù)市場、容量市場、輸電權(quán)市場；

對所研究的市場進行分析，確定是否具備電力市場的全部要素。

步驟A-2，確定各個市場的職能、包含的服務(wù)，特別是明確輔助服務(wù)市場包含的內(nèi)容；

因為在不同的電力市場中,由于電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷分布和負荷特性的不同,所需要的輔助服務(wù)種類和數(shù)量均不相同,所以沒有一種輔助服務(wù)的定義可以適用于所有的電力市場；甚至在同一個電力市場中,所需要的輔助服務(wù)也會隨著市場的變化而變化,這種變化包括上述電源和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化、需求的變化,還包括市場運營規(guī)則的變化、監(jiān)控技術(shù)的改進和市場運作過程中吸取的經(jīng)驗的增加等。

確定各個市場具體內(nèi)容，主要區(qū)分輔助服務(wù)市場與容量市場，因為輔助服務(wù)市場根據(jù)定義不同范圍會不同，有的可能會包含提供備用容量服務(wù)。例：根據(jù)我國電力系統(tǒng)安全運行的實際需要，輔助服務(wù)分為備用(即容量市場)、調(diào)頻(自動發(fā)電控制AGC)、調(diào)峰(當調(diào)峰對機組的速度、頻繁啟停性能有特殊要求以及調(diào)峰電量的成本與非調(diào)峰電量的成本差異很大時,將其歸入輔助服務(wù)的范疇)、無功、黑啟動。

步驟B，根據(jù)有限狀態(tài)機確定市場時序，其市場時序圖如圖2所示，包括如下：

步驟B-1，確定市場所有狀態(tài)集；

確定市場所有可能的狀態(tài)Q，即同一階段可能共存的市場，Q＝{電能市場；電能市場和容量市場；電能市場和輸電權(quán)市場；電能市場和輔助服務(wù)市場}；

步驟B-2，確定市場所有輸入集；

即可能導(dǎo)致狀態(tài)發(fā)生變化的所有條件，＝{是否需要輔助服務(wù)；是否需要輸電權(quán)服務(wù)；是否需要備用容量服務(wù)；用電量是否發(fā)生很大波動；是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰、黑啟動；是否發(fā)生阻塞}；

步驟B-3，確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則；

以下是完全狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，即考慮所有狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移規(guī)則，實際過程中是該過程的子集；

開始簽訂(中長期)合同，狀態(tài)位于電能市場-----是否需要備用容量服務(wù)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài)，因為是否參與容量市場遵從自愿原則)------是否購買金融輸電權(quán)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場狀態(tài)，因為是否參與輸電權(quán)市場遵從自愿原則)------(轉(zhuǎn)回)電能市場履行合同-----條件：用電量是否發(fā)生較大的波動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài))------條件：是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰、黑啟動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輔助服務(wù)市場狀態(tài))------是否發(fā)生阻塞(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場)-----電能市場履行合同。

其中簽訂合同時是否進入容量市場和輸電權(quán)市場是不分先后順序的，即并行觸發(fā)，但都要回到電能市場狀態(tài)，同時在履行中長期合同時，是否調(diào)用容量市場、輸電權(quán)市場、輔助服務(wù)市場也是不分先后順序的，哪個條件被觸發(fā)就進入哪個狀態(tài)，調(diào)用完畢之后均回到電能市場。

本發(fā)明的關(guān)鍵在于考慮到所有可能狀態(tài)并將所有可能的轉(zhuǎn)換考慮在內(nèi)，從而實現(xiàn)電力市場之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

實施例二

基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種基于有限狀態(tài)機的電力仿真軟件市場時序狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括依次此信息傳遞的市場類型和內(nèi)容確定模塊和市場時序確定模塊；其中：

市場類型和內(nèi)容確定模塊：用于確定模擬市場的類型和內(nèi)容，包括：

市場類型確定模塊：用于確定所要模擬市場的市場類型，即是否具有電能市場、輔助服務(wù)市場、容量市場和輸電權(quán)市場；

其中：市場類型確定模塊，還用于：

對所研究的市場進行分析，確定是否具備電力市場的全部要素。

市場內(nèi)容確定模塊：用于確定各個市場的職能和包含的服務(wù)，進而確定輔助服務(wù)市場包含的內(nèi)容；

所述市場內(nèi)容確定模塊，還用于：

因為在不同的電力市場中,由于電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷分布和負荷特性的不同,所需要的輔助服務(wù)種類和數(shù)量均不相同,所以沒有一種輔助服務(wù)的定義可以適用于所有的電力市場；甚至在同一個電力市場中,所需要的輔助服務(wù)也會隨著市場的變化而變化,這種變化包括上述電源和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化、需求的變化,還包括市場運營規(guī)則的變化、監(jiān)控技術(shù)的改進和市場運作過程中吸取的經(jīng)驗的增加等。

確定各個市場具體內(nèi)容，主要區(qū)分輔助服務(wù)市場與容量市場，因為輔助服務(wù)市場根據(jù)定義不同范圍會不同，有的可能會包含提供備用容量服務(wù)。例：根據(jù)我國電力系統(tǒng)安全運行的實際需要，輔助服務(wù)分為備用(即容量市場)、調(diào)頻(自動發(fā)電控制AGC)、調(diào)峰(當調(diào)峰對機組的速度、頻繁啟停性能有特殊要求以及調(diào)峰電量的成本與非調(diào)峰電量的成本差異很大時,將其歸入輔助服務(wù)的范疇)、無功、黑啟動。

市場時序確定模塊：根據(jù)有限狀態(tài)機確定市場時序；包括：

狀態(tài)集確定模塊：用于確定市場所有狀態(tài)集；

輸入集確定模塊：用于確定市場所有輸入集；

轉(zhuǎn)移規(guī)則確定模塊：用于確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則。

所述態(tài)集確定模塊，還用于：

確定市場所有可能的狀態(tài)Q，即同一階段可能共存的市場，Q＝{電能市場；電能市場和容量市場；電能市場和輸電權(quán)市場；電能市場和輔助服務(wù)市場}。

輸入集確定模塊，還用于：

確定可能導(dǎo)致狀態(tài)發(fā)生變化的所有條件，＝{是否需要輔助服務(wù)；是否需要輸電權(quán)服務(wù)；是否需要備用容量服務(wù)；用電量是否發(fā)生很大波動；是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰、黑啟動；是否發(fā)生阻塞}。

所述轉(zhuǎn)移規(guī)則確定模塊，還用于：

以下是完全狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，即考慮所有狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移規(guī)則，實際過程中是該過程的子集；

開始簽訂(中長期)合同，狀態(tài)位于電能市場-----是否需要備用容量服務(wù)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài)，因為是否參與容量市場遵從自愿原則)------是否購買金融輸電權(quán)(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場狀態(tài)，因為是否參與輸電權(quán)市場遵從自愿原則)------(轉(zhuǎn)回)電能市場履行合同-----條件：用電量是否發(fā)生較大的波動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和容量市場狀態(tài))------條件：是否需要調(diào)頻、無功、調(diào)峰、黑啟動(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輔助服務(wù)市場狀態(tài))------是否發(fā)生阻塞(是否轉(zhuǎn)向電能市場和輸電權(quán)市場)-----電能市場履行合同。

其中簽訂合同時是否進入容量市場和輸電權(quán)市場是不分先后順序的，即并行觸發(fā)，但都要回到電能市場狀態(tài)，同時在履行中長期合同時，是否調(diào)用容量市場、輸電權(quán)市場、輔助服務(wù)市場也是不分先后順序的，哪個條件被觸發(fā)就進入哪個狀態(tài)，調(diào)用完畢之后均回到電能市場。

本發(fā)明將基于有限狀態(tài)機實現(xiàn)電力市場各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。按照狀態(tài)機理論確立電力市場中各個市場的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，最終實現(xiàn)用有限狀態(tài)機完成市場時序轉(zhuǎn)換。而狀態(tài)機與傳統(tǒng)流程控制方法相比，它的自動化程度高，可做到無人值守，適用于中長期市場仿真的多節(jié)點的系統(tǒng)。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。