Matlab/Cplex代码：基于消纳责任权重的两级电力市场优化运行模型 参考全球能源互联网的《基于消纳责任权重的两级电力市场优化运行模型》 Highlights:省间可再生能源交易，双层优化模型，采用KKT和强对偶化简MPEC模型为MILP

一、程序整体定位

本程序（包含Case1.m、Case2.m、Main.m三个核心文件）基于Matlab平台与Cplex求解器，构建了"基于消纳责任权重的两级电力市场优化运行模型"。通过对比不同市场模式下的优化结果，验证两级电力市场在满足可再生能源消纳责任权重（RPS）要求、降低系统运行成本、促进跨省资源优化配置等方面的有效性。

程序采用"基础对照+进阶验证"的设计逻辑：Case1和Case2作为单一市场模式的基准案例，Main.m则实现两级市场（省内市场+省间可再生能源市场）的协同优化，三者共同构成完整的对比分析体系。

二、核心功能模块说明

1. 数据初始化模块（通用）

• 功能：完成基础参数定义与数据导入，为优化计算提供输入条件
• 核心参数：
• 时序数据：24小时负荷需求（QD）、省内光伏/风电预测出力（QpvProvinside、QwindProvinside）、省外送端新能源预测出力（Qwind1、Qwind2、QpvProvinoutside）
• 技术参数：机组容量上下限（如火电13200-44000MW）、爬坡率限制（如光伏±4000MW/时段）、备用率要求（5%负荷需求）
• 经济参数：各类机组发电成本（光伏320元/MWh、火电420元/MWh等）、输电费用（50元/MWh）、绿证价格（60元/MWh）

2. 决策变量定义模块

根据市场模式差异，变量体系分为基础变量与扩展变量：

• 基础变量（三文件共用）：
• 省内新能源出清电量（Q_m）：含光伏、风电两类，需满足保障性收购约束（≥50%预测出力）
• 省内传统能源出清与备用电量（Qng、Qnr）：火电、气电两类，需满足容量与备用约束
• 绿证购买量（Q_tgc）：Case1与Main.m中用于补充消纳缺口，Case2中恒为0
• 扩展变量（仅Main.m）：
• 省间交易电量：省内购电量（Qtr）、省外送端机组出清电量（Qk，含一类风电、二类风电、光伏）
• 对偶变量：用于双层优化转化的拉格朗日乘子（λ、μ系列），反映省间交易价格信号

3. 约束条件构建模块

约束体系围绕"电力平衡-安全运行-政策考核"三维目标设计：

• 通用约束：
• 电力平衡：各时段电源出力总和等于负荷需求
• 备用约束：传统能源备用总量≥5%负荷需求
• 机组运行约束：出力上下限、爬坡率限制（Main.m）
• 差异化约束：
• 消纳责任约束（Case1、Main.m）：新能源总消纳量≥15%总负荷（RPS配额）
• 省间通道约束（Main.m）：输送容量1000-8000MW，线损率5%（Qtr=0.95×Qk总和）
• KKT条件约束（Main.m）：通过对偶理论将双层优化转化为单层线性问题，含互补松弛条件

4. 目标函数模块

以"系统运行成本最小化"为核心目标，成本构成随市场模式动态调整：

• Case2.m（无RPS单一市场）：仅包含省内机组发电成本
  
目标 = 320×光伏出力 + 425×风电出力 + 420×火电总出力 + 480×气电总出力

• Case1.m（有RPS单一市场）：在Case2基础上增加绿证采购成本
  
目标 = Case2成本 + 60×绿证购买量

• Main.m（两级市场）：替换绿证成本为省间交易成本，通过对偶变量修正双层优化目标
  
目标 = 省内成本 + 省间购电成本（含输电费） - 对偶变量调整项


5. 求解与结果输出模块

• 求解流程：
  1. 通过YALMIP工具包构建优化模型，调用Cplex求解器
  2. 配置求解参数：混合整数规划间隙1e-6，显示求解过程（verbose=2）
  3. 结果校验：判断求解状态（result.problem==0为成功）
• 输出内容：
• 文本结果：总运行成本（万元）、新能源消纳量（GWh）、弃光率（%）、绿证购买量（GWh）
• 可视化结果：24小时机组出力曲线、省间交易电量时序分布、出清价格波动图

三、各文件功能差异对比

四、程序应用价值

1. 政策验证：可模拟不同RPS配额（如15%-25%）、绿证价格下的市场响应，为政策制定提供量化依据
2. 经济性分析：通过对比三类场景的成本差异（如两级市场较单一市场降低成本约218万元），验证市场机制优化空间
3. 资源配置评估：量化省间交易对新能源消纳的促进作用（如论文算例中跨省购电37.77GWh），为跨省通道规划提供参考

程序采用模块化设计，可通过调整输入参数（如负荷曲线、机组成本）适配不同区域电力市场特征，具备较强的扩展性与实用性。