区域电力现货市场差异化出清模型研究

区域电力市场建设是发挥市场力量在更大范围内优化配置资源、推动区域电力高质量发展的最有效举措之一。南方电网联系紧密,具备互联互通、自由流动的物理条件,具有区域市场一体化运作的独特优势。分别构建了面向区域电力现货市场的一级出清和两级出清模型,研究了差异化出清模型下省间联络线功率的功能定位和优化方法。然后,基于南方电网典型日96时段的实际运行数据,构建了南方区域电力现货市场出清模拟算例,并通过电力市场模拟运行软件量化分析结果,论证了一级出清模型在南方区域现货市场出清中的优势,包括出清流程简约、经济性最优等,同时也揭示了两级出清模型在南方区域现货市场中的运营风险和安全运行风险等。     

跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型

跨区域省间富余可再生能源现货交易采用市场化手段有效促进了可再生能源消纳.在保证出清计算效率的前提下,如何提升出清模型的适应性和拓展性,在跨区域省间现货出清中考虑更复杂的电网运行约束,已成为省间现货市场进一步发展的关键问题之一.文中提出了跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型.结合中国特高压交直流混联电网特点和跨区域省间输电定价机制,构建了基于电力流和交易流的跨区域省间交易网络模型,并提出了计及网络损耗折价的输电成本计算方法.在竞价出清中,考虑了输电通道可用容量、爬坡能力和断面潮流限额等安全约束,以社会福利最大化为目标,构建了跨区域省间现货交易优化出清模型.算例对比了优化出清和匹配出清的结果,验证了所提优化出清模型的有效性,并说明了所建模型的适用性.     

交直流混联区域电网现货市场出清模型研究EI北大核心CSCD

不同于省级电网全交流线路的架构,区域电网通常为交直流混联,区域电网现货市场出清模型需考虑由此带来的特殊问题。为此,首先分析了交直流混联电网与纯交流电网在设计电力现货市场时的不同点,并提出对应的交直流联络线功率优化机制、框架协议执行电量处理机制、联络线网损处理机制、联络线输配电价处理机制。在此基础上,结合省级电力现货市场出清模型,重点构建了包括安全约束的机组组合、安全约束的经济调度、节点电价定价模型在内的考虑交直流混联的区域电网现货市场出清模型。通过区域电网联合出清,电力资源实现最优配置,相比单省市场,能够大幅提升社会经济效益。最后,通过算例验证了所提模型的正确性和有效性。     

区域互联电网电能量与备用辅助服务联合优化模型研究

电能量市场与备用辅助服务市场联合优化能够在满足系统安全运行约束的前提下实现经济效益最优,是国外典型电力现货市场运行的最佳实践。在我国现行的"分层分区"电力调度管理体制下,电网安全与备用容量管理在区域、省级调度中心之间各有权责,存在全系统及各分区的备用需求容量配置、分区间备用的有效调度等问题,不能直接照搬国外的电能量与备用联合出清机制与模型。分析了我国区域互联电网条件下的电能量与备用辅助服务联合优化市场模式,提出了计及多因素的系统及各分区的备用需求容量设置方法,分别构建了单区域、多区域互联两种情形下的联合优化出清数学模型。最后,基于三区域IEEE-RTS96系统进行算例分析,验证了所提分区备用需求容量配置方法及区域电网联合优化出清数学模型可充分考虑区域间运行约束对预留备用容量有效性的影响,从而极大提升系统运行的可靠性。     

考虑电能与备用联合出清的日前调度优化方法

为解决电力现货市场与辅助服务市场改革不断深入带来的日前调度计划编制模式转变问题,提出了一种考虑电能与备用辅助服务联合出清的日前调度优化方法。首先,剖析了电能与备用辅助服务之间的耦合关系,从机组运行特性和电网承载能力两个维度出发,明确了电能与备用联合出清中需要考虑的运行约束项。接着,以综合购电成本最低为优化目标,全面考虑电网运行、电力平衡、机组运行等三方面约束条件,构建了电能与备用辅助服务联合出清下的日前调度优化模型。并根据模型特点,明确了求解方法。最后基于我国某省区电网实际数据构造的算例表明,该方法能够有效提升发电资源调用效率,避免由于备用均摊等方式造成的发电机组中标量超过系统承载能力或发电机组发电能力的问题。     

考虑振动区和水-电耦合的现货市场出清模型

梯级水电站优化调度模型具有振动区、带时滞、非线性等特点,其市场出清问题需要增加更多离散变量数;同时,电力市场中水力和电力存在复杂的耦合约束,使得计算时间显著增加,难以满足实际生产需求。首先,对电力现货市场水-电耦合产生的物理制约进行联动分析,建立了考虑水-电耦合约束的出清模型;然后,针对水-电耦合约束中振动区的大量离散变量,基于电厂的流域关系和隶属关系,将振动区相关变量和约束进行压缩;最后,基于实际电网数据开展了算例分析。结果表明,所提现货市场出清模型和变量降维方法可以有效减少含梯级水电的市场出清时间,满足电力现货市场的实际运行需求。     

交直流混联系统一体化日前现货市场优化出清方法

随着电力现货市场建设的推进,可控高压输电技术具备通过市场主导的能量管理方式实现对系统资源进行优化配置的能力。文中基于Benders分解方法对交直流混联系统的交流潮流安全约束机组组合（SCUC）优化调度问题进行求解。将直流系统的运行模式等效为虚拟电机对（VM）模型以跟踪市场运行参数变化进行基于安全约束经济调度（SCED）的市场出清,并建立了考虑偏差控制、直流系统过网网损和转运费的优化调度SCUC和市场出清SCED的协调模型,提出了考虑静态安全校核的交直流混联系统在电力现货市场环境下一体化协调出清的方法。通过基于电压源换流器的高压直流系统直接参与批发市场的出清应用为例,验证了市场出清模型和方法的有效性。     

南方区域统一现货市场出清计算仿真分析EI北大核心CSCD

适应南方区域市场发展趋势的电力现货市场的模拟和分析研究是南方区域电力市场建设的重要目标。目前南方区域电网规模庞大,现货市场集中出清的计算规模远超省级市场,求解难度较大,计算效率较低。基于2020年某日南方电网实际运行数据构建了云南贵州广东电能量市场出清算例;通过仿真模拟,量化分析了优化求解器、断面约束裕度、达界断面、全网负荷对于出清仿真系统计算效率、优化目标结果等的影响。仿真结果表明,随着断面潮流约束的收紧,模拟出清仿真的优化时间大幅增加,除去原有的达界断面约束可明显提升出清程序的计算速度,达界断面约束是影响程序计算速度的重要因素。     

基于“空间报价”的电–热现货市场联合出清模式设计EI北大核心CSCD

随着“双碳”目标的提出,能源生产清洁替代和能源消费电能替代成为推动能源转型的重要途径,研究高比例可再生能源接入的电力市场和大量电热转换设备参与的区域热力市场间的协调交易机制,对推动电力系统和区域热力系统的协调运行具有重要意义。基于此,以园区级的电力系统和区域热力系统为研究对象,考虑高比例可再生能源和大量电热转换设备参与的电–热现货市场框架和出清模型,提出了基于“空间报价”的联合出清模式。与其他市场出清模式对比,验证了所提出模式的优越性,并进一步分析了可再生能源高渗透率和高电能替代率对市场出清结果的影响。     

南方（以广东起步）电力备用市场设计

现阶段南方区域仍按“两个细则”管理电力备用,其备用品种、价格机制、结算机制及备用资源的分配方式均有不尽合理之处,亟须建设南方（以广东起步）电力备用市场,完善南方区域电力市场体系。通过对国外电力备用市场机制和南方区域备用管理现状问题的分析,提出了适应南方区域电力市场发展现状的电力备用市场机制,对备用市场出清模型进行了探究,并通过算例对不同模式下的备用市场建模和出清结果进行了分析,结果表明,在报量报价和报量不报价的备用市场模式下,备用出清价格都已包含机会成本,可实现备用中标容量的机会成本补偿,备用与电能量市场联合优化机制可确保参与备用市场的机组收益不低于只参与电能量的情形,对机组积极参与备用市场起到了正向激励作用。     

市场环境下的区域电网安全校核方法

省级电力现货市场的安全校核一般采用边界等值的模式,不能保证联络线各支路未来潮流的准确性,因此需要进行区域电网的安全校核和校正。为此,文中设计了一种考虑省级电力市场运营的区域电网校核方案：首先,各省基于联络线初始计划进行初次出清,并把出清结果上报区域调度;其次,进行区域整体安全校核,获得准确的设备越限结果,通过反向等量配对调整建立越限约束和机组的相关性,并生成各省现货市场对应的区域越限安全约束集;最后,下发区域越限安全约束集到相应省份,各省考虑区域关键安全约束集重新出清,协调至区域电网满足安全约束。所提出方法通过电网算例进行了验证。     

考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清机制

以风电、光伏、水电为主的可再生能源已成为中国重要的能源供应形式,也广泛参与到电力市场交易之中。通过市场化机制保障并促进可再生能源消纳,已成为中国电力市场建设,尤其是现货市场建设的一项关键任务。文中将可再生能源的保障性消纳纳入电力市场的机制设计之中,提出了现货市场在发生弃能时触发的出清机制。在现货市场一般性出清计算的基础上,发生弃能时,首先修正弃能机组的投标价格,在保持机组报价序列的前提下进行价区缩放,调整为优先出清的价格接受者;其次,基于修正后的投标信息进行第2次出清,以实现可再生能源的保障性消纳;基于2次出清的结果,提出激励相容的结算补偿机制。为了充分考虑可再生能源的运行特性,文中还在出清模型中特别引入了梯级水电站的水位控制、水量平衡与梯级耦合等复杂约束。最后,基于改进的IEEE 30节点系统对文中所提出的市场机制进行了验证。     

复杂市场环境下区域电网安全校核机制架构设计

安全校核是保障区域电网安全运行和区域内电力市场正常运营的重要技术环节。当前区域电网范围内已呈现电力现货试点省与非试点省并存、省间交易电量与计划电量交织的复杂形态,倒逼电网运行组织者必须创新提出与之相适应的安全校核机制。首先总结分析国外典型单一市场形态下电力市场出清和跨市场/跨国电力交易的电网安全校核机制架构及其借鉴意义,揭示中国复杂市场环境下区域电网安全校核的现实基础、特殊约束与需求,在此基础上设计了与中国近期电力市场形态、现行电力调度管理体制、区域电网结构等相适应的跨省跨区电力中长期交易、区内各省日前市场预出清发电计划和非现货试点省日前发电计划的安全校核机制架构。对于跨省跨区电力中长期交易,提出了基于跨区交易电力曲线典型场景集的电力校核方法和提高安全校核频次的安全校核机制改进方案;针对构建区内日前发电计划安全校核机制,提出了适应复杂市场环境的3种可选择方案,在对比分析三者特点的基础上,给出了方案实施路径建议。     

区域电网省间调峰辅助服务的市场机制与出清模型

针对区域电网接纳区外清洁能源产生调峰困难的问题,提出了一种调峰辅助服务市场出清模型,采用市场化机制对参与调峰的机组进行补偿,解决了当前省间电量置换机制下电量返回困难的问题。机组根据可售调峰容量与深度调峰限值,分段申报调峰容量与补偿价格参与市场出清,出清结果满足各项机组运行约束与网络安全约束,具有良好的可执行性。调峰市场出清价格具有明确的市场指引功能,以明确的价格信号吸引更多的机组提供调峰容量,促进清洁能源在受端区域电网的有效消纳。基于区域调峰辅助服务市场模拟运行数据的算例,验证了该模型的有效性。     

适应高水电占比的电力现货市场机制设计与实践

不同于中国其他水电规模占比较小的电力体制改革综合试点电网,中国四川电网存在水电装机占比高、丰枯水期发电原则差异大、网架复杂约束多、发电调度策略分散等独有特点,故设计丰枯双期的市场机制以适应四川丰枯水期电力供需形势及电网运行特性差异.首先,从市场设计思路、市场总体模式、丰枯水期电力现货市场等角度说明四川电力现货市场机制;然后在此基础上,提出适应四川现货市场机制的功能架构,以及分析四川电力现货市场在丰枯双期市场模式、市场运营物理空间、水电耦合约束、优化出清流程等方面的特色之处;最后,结合四川丰枯双期电力现货市场的运行实践情况提出若干建议.     

南方（以广东起步）电力备用市场设计

现阶段南方区域仍按“两个细则”管理电力备用,其备用品种、价格机制、结算机制及备用资源的分配方式均有不尽合理之处,亟须建设南方（以广东起步）电力备用市场,完善南方区域电力市场体系。通过对国外电力备用市场机制和南方区域备用管理现状问题的分析,提出了适应南方区域电力市场发展现状的电力备用市场机制,对备用市场出清模型进行了探究,并通过算例对不同模式下的备用市场建模和出清结果进行了分析,结果表明,在报量报价和报量不报价的备用市场模式下,备用出清价格都已包含机会成本,可实现备用中标容量的机会成本补偿,备用与电能量市场联合优化机制可确保参与备用市场的机组收益不低于只参与电能量的情形,对机组积极参与备用市场起到了正向激励作用。     

计及广义负荷不确定性和激励型需求响应的电力现货市场竞价方法

以国内目前电力现货市场运营机制为基础,提出一种计及分布式发用电单元功率预测不确定性以及激励型需求响应资源功率调节能力的广义负荷参与日前电力现货市场竞价的方法,并构建相应的市场出清模型。统计得到广义负荷净功率预测误差的条件概率分布,推导广义负荷日内购电期望和需求响应补偿的成本函数,揭示价格引导模式下广义负荷激励型需求响应的响应量-申报电价-申报电量之间的关系,使广义负荷原本多元、随机的报价曲线等效转化为符合市场统一规范的一元确定性报价曲线。采用不均匀最优分段技术将连续型报价曲线转化为规范的离散型阶梯曲线,并将其代入动态市场出清模型中进行竞价出清。仿真结果验证了出清电价对分布式新能源发电和负荷用电平衡情况的刻画能力。     

省级电力现货市场技术支持系统技术架构设计

随着中国新一轮电力体制改革的推进,电力现货市场技术支持系统的建设已刻不容缓,现货市场应用功能的建设对电力现货市场的正常运营和电网的安全稳定运行尤为重要。文中首先分析了电力现货市场运营和电网调度运行的关系,以及电力调度自动化系统的现状。然后,开展电力现货市场技术支持系统的技术方案研究,综合考虑了试点省省内现货市场开展的差异性,提出了基于调度自动化系统建设电力现货市场子系统的思路和目标,重点从软件、硬件、安全防护和平台集成等方面介绍了建设技术方案。之后,对出清算法、安全防护、市场监测与分析、模拟仿真、双活系统数据同步等关键技术进行了探讨。最后,对系统建设成效进行了分析。所提技术架构能够适应电力现货市场运营需求,为后续省级电力现货市场技术支持系统的研究与建设工作提供了参考。     

发电负荷双侧报价的日前电能市场出清模型及其定价分析

在发电单侧报价的日前电能市场中,负荷侧市场主体缺少主动参与定价的能力,随着我国各试点省现货市场建设的推进,下一步将建设发电、负荷双侧参与报价的电能市场。由于电力资源的特殊性,双侧报价的优势仍须进行定量分析。文章分析了电能现货市场中发电、负荷双侧报价的国内外研究现状,面对负荷侧统一电价、放开市场化的比例以及虚拟投标等问题,建立了综合考虑上述因素的日前电能市场多时段出清优化模型,在过渡阶段令负荷侧市场成员申报在虚拟负荷中心节点,计算并对比分析在不同的经典场景下双侧报价与单侧报价对日前电能市场价格的影响。最后,基于仿真算例分析,验证了双侧报价出清模型和定价方法的有效性和可行性,双侧报价能较好促进多种场景下的电能市场竞争。