基于人工约束生成的电力市场非凸定价

在电力市场中,若不考虑机组的非凸成本特性,节点边际电价可为市场成员提供良好的激励信号。反之,若计及机组的启停、空载成本,以节点边际电价为代表的线性定价机制无法满足市场成员的激励相容性,即无法支撑市场竞争均衡。针对非凸市场环境下的定价难题,首先,该文分析节点边际定价、整数规划定价、凸包定价等几种典型的定价方法,归纳总结出一种基于人工约束生成的一般性非凸定价思路;然后,提出了一种支撑非凸市场竞争均衡的通用性定价方法,展示了市场均衡价格的统一推导方式及制定规则;并且,基于对偶理论,证明了所提方法的有效性和充分性;最后,针对具体的市场出清模型,添加特定的人工约束构建定价模型,并在算例分析中进一步验证了所提定价方法的实际应用价值。     

考虑交流可行性校验的现货市场全环节建模及修正策略

现货市场出清结果需通过N-1安全校核和交流可行性校验之后下发至机组,现有方法下校核与定价剥离,导致市场出清解和运行点的偏离并产生上抬费用.为解决该问题,研究考虑交流可行性校验的现货市场全环节建模及修正策略.首先,建立考虑调峰需求的调度模型并基于KKT条件证明了节点电价可以满足储能设备和传统机组的激励相容性质;然后,建立...     

激励性含柔性负荷日前市场出清电价机制的建模

对于电力市场而言,发电竞争只是电力改革的初级阶段,进一步让柔性负荷参与市场竞价是电力市场化的必经之路。传统上采用节点边际电价的日前市场出清电价机制,理论与实践均证明,该机制难以同时实现个体理性、激励相容和社会福利最大化等要求。考虑到电力市场成员之间的信息不对称性,为克服电力市场中市场成员的策略性报价行为,实现市场的高效运行及社会福利最大化,基于VCG的机制设计理论,给出了一种考虑发电机组和柔性负荷参与日前市场出清的电价机制,该机制同时满足激励相容、个体理性以及社会福利最大化要求。最后,采用某2节点系统和修改的IEEE14节点系统为例说明了该日前市场出清电价机制的基本特征。     

激励性含风电竞标日前市场出清电价机制的建模

在日前市场出清电价机制中,为同时实现发电机组个体理性和激励相容以及市场出清总成本最小化的要求,应用基于VCG (Vickrey-Clarke-Groves)的机制设计理论,给出了一种含风力机组竞标的日前市场出清电价机制。建立了含风电竞标日前市场出清模型,采用抽样平均逼近法求解该市场出清模型。基于VCG机制设计理论,定义发电机组(常规/风电)获得的支付为该机组参与日前市场出清前后,日前市场出清总成本的变化量。采用某2节点系统和修改的IEEE14节点系统为例说明了该含风电竞标日前市场出清电价机制的基本特征。仿真结果表明,所提电价机制满足市场出清总成本最小化、激励相容以及个体理性等要求。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(二):结合理论与仿真的定价机制决策框架

该文研究了电力现货市场定价机制的选择和设计问题。首先,初步分析系统边际电价、节点边际电价和分区边际电价等3种定价机制的适用性,提出理论分析和市场仿真相结合的电力现货市场定价机制决策框架。理论分析方面,梳理了电力现货市场定价机制的理论和国际实践,给出3种定价机制的出清模型和电价计算方式,基于安全约束经济调度模型建立兼容性再调度模型;从价格信号作用、对中长期市场交易开展的影响、市场监管和配套机制需求等多个维度,对3种定价机制的特点进行对比分析,并探讨定价机制与市场模式的配合关系和我国定价机制设计中需要考虑的关键问题。市场仿真方面,基于3种定价机制下的发电商报价双层优化模型,对IEEE 39系统进行仿真计算。最后,综合分析仿真结果和定价机制特点,为算例系统选择合适的定价机制,验证了所提电力现货市场定价机制决策框架的有效性。2篇论文共同解决了定价机制设计与发电商报价策略的嵌套难题。     

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。     

凸包定价模式下的电力市场潜在市场力分析方法

机组开机成本导致其生产函数具有非凸、非连续等复杂结构特性,这使得传统仅针对实时电力市场设计的节点边际定价模式存在诸多市场漏洞。凸包定价模式(也称"拓展节点边际定价")通过给系统中的机组提供最低上调价格来克服生产函数复杂特性带来的挑战,并提高市场效率,但其凸包定价模式仍不完善。文中聚焦于凸包定价模式中的一个简化模型,分析市场参与者在简化模型中的潜在市场操纵行为以及操纵能力,并提出一种量化市场力的指标,这种指标在简化模型中具有超模性质。     

电力现货市场节点电价关键影响因素研究

随着市场化改革的逐步深入,电力现货市场建设进程已步入关键阶段,亟需对影响市场出清价格的关键因素进行深入研究。节点电价是电力现货市场的核心,分析节点电价的影响因素对电力现货市场建设至关重要。为此,首先对影响电力现货市场节点电价的关键因素进行了初步分析,然后依托南方电网科学研究院电力市场仿真平台,基于IEEE 39节点系统和数值摄动灵敏度分析法,定量分析机组申报容量、机组申报价格、用户实际用电负荷、系统负荷预测、线路传输容量等交易指标变化对于市场出清的影响。研究成果可为现货市场交易规则和边界条件设置提供量化决策依据,加快电力现货市场的建设进程。     

计及需求侧参与的日前市场出清机制设计

随着我国电力现货市场的稳步推进以及电力零售商的出现,传统电网交易模式将产生极大变革.电力市场中需求侧响应资源可以有效抑制市场电价的波动,减少电力现货零售商购电费用,为此,设计计及需求侧参与的日前市场出清机制,通过考虑需求侧响应对节点电价的反馈作用,揭示日前市场中零售商需求侧响应的博弈机理,建立零售商间的博弈模型.采用逐...     

电力现货市场下激励型需求响应交易机制及出清模型

为了进一步推动中国电力现货市场的建设,考虑发电侧和负荷侧共同参与、公平竞争的市场化交易模式将是电力现货市场未来发展的趋势。鉴于国内现货市场需求响应的研究尚处于起步阶段,需求响应产品如何参与市场是亟待解决的问题,对此设计了一种适用于目前国内电力现货市场的计及激励型需求响应的交易机制和出清模型。首先分析了批发市场下激励型需求响应的参与方式,探讨相关的交易机制和响应效益评估方法;然后,根据参与用户的市场投标信息构造激励型需求响应的现货市场竞价模型,在能量与备用市场联合优化模式下提出计及激励型需求响应的市场出清模型。最后,通过IEEE-30节点算例对激励型需求响应的市场效益进行定量化分析,验证了所提方法的实用性和模型的有效性。     

实现资源时空优化配置的现货市场及其应用研究

现货市场在电力交易体系中占有重要地位,是协调电力市场运行经济性和安全性的关键。目前,我国电力体制改革已由中长期市场向现货市场推进。对现货市场基本概念的深刻理解是现货市场设计、运行、监管的基础。剖析了中长期合约市场与现货市场间的逻辑关系,阐述中长期合约在现货市场的交割方式;给出了现货市场的报价方式,并介绍市场出清的基本原理;针对物理交割和金融交割的中长期合约,分别介绍了其在现货市场的结算方式;对现货市场实现资源时空优化的作用及其相应的经济学原理进行了分析。最后探讨了我国建设电力现货市场面临的难题,并给出了解决思路。     

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。     

含储能参与的日前市场价值公平分配机制

现有的节点边际电价机制中,由于传统发电商具有市场操控力,当储能独立参与市场出清时,各发电商采取策略性报价,打压并挤占储能电站的市场份额,阻碍了储能电站参与市场出清,间接导致市场出清总成本增大。为此,文中提出一种包含传统机组以及储能电站参与的市场竞争机制。首先,分析现有市场结算机制的弊端以及阻碍储能参与市场出清的原因;其次,建立含储能参与的市场出清模型,采用样本均值近似求解二阶段随机规划模型;接着,基于VCG结算机制,提出适应储能参与的日前市场价值分配机制;最后,提出解决激励相容而造成的系统收支不平衡问题的策略。文中采用修改后的IEEE30节点为例,证明该机制满足激励相容、收支平衡以及削弱传统发电商的市场操控力等性质,同时储能的参与将会减小系统出清总成本,降低市场价格剧烈波动的风险。     

基于节点边际电价的市场过渡期日前出清策略

现阶段我国电力现货市场正处于计划体制与市场体制并存的市场过渡期,2019年全国销售电量市场化率突破40%,但仍有60%的计划发电量需要编排。针对市场过渡阶段日前出清策略进行了研究,基于节点边际电价建立了考虑计划电量约束下的市场出清模型。首先基于直流潮流建立了考虑阻塞管理下的经济调度模型;然后进一步利用功率传输分布因子分摊网损,并通过求解对偶问题得到了节点边际电价;最后分析了不同市场化率的市场出清结果,并比较了社会用电总成本。基于PJM-5节点输电网络进行了仿真,仿真结果表明所提的市场出清模型能避免线路阻塞、平摊网损和实现社会用电总成本最低。     

解读当量电价法

通过对当量电价法与统一出清电价法的对比分析,证实了当量电价法不但符合电力系统运行特点,而且与统一出清的边际成本电价法一样,能够提供丰富和正确的经济学信号。但发电上网当量电价法又是在保持优良加载顺序条件下,将边际成本性质的最小成本折线,提升到参考系的平均成本水平,这就使当量电价理论区别于传统的边际成本理论,将经济学的边际成本理论和会计学的平均成本理论统一起来。因此,文中指出,当量电价法是一类新的定价方法,它有严格的经济学基础,特别适用于有强烈规模经济性的电力市场。同时,它还解决了市场效率和投资充分回报这个两难问题;特别是在电力短缺情况下,可以自动抑制电价的飞升,又可以对发电厂商的不良市场行为自动实现有效而合理的惩罚,解决了缺电条件下同样能开放电力市场的重大难题;并提供了与政府职能相称的有效、合理的监管手段。当量电价法不失为一种适用于电力市场的优秀的定价方法。     

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

考虑市场力风险防范的电力市场出清机制

在电力现货市场运营中普遍存在发电侧市场力形式多、影响大、防范难、监管难的问题，给电力市场运营带来巨大风险和挑战，因此对电力市场力风险有效防范研究具有重要现实意义。基于激励相容、个体理性及社会福利最大化的设计目标，提出了一种将市场风险防范措施嵌入到现货市场出清算法的市场力风险防范方法，综合考虑了市场主体的当日市场交易行为和历史行为表现，通过在市场出清环节建立违规惩罚成本和系统价格权拍卖结算机制，降低违规行为市场主体出清的优先级，有效抑制市场主体行使市场力的意图，从而将风险防范前置到出清环节，实现防范风险于未然，有效解决市场力风险发生后的处置难、影响恢复难问题。最后，利用IEEE 30节点系统算例，验证了所提方法的可行性和有效性。