（电力系统及其自动化专业论文）区域电力市场可用传输容量研究.pdf

t t ca n da t cc a l c u l a t i o nm o d e l sa r ee s t a b l i s h e d t h ec o r r e s p o n d i n ga r i t h m e t i ca n dp r o g r a ma r ea l s o d e s i g n e di nt h i sp a p e r i nc h a p t e r4 ，t w ob a s i cm o d e l so fm a r k e te x c h a n g ea r ee n u m e r a t e d o n ei st h ep o w e rp o o lm o d e l a n dt h eo t h e ri st h eb i l a t e r a le x c h a n g em o d e l t h et t ca n da t cc a l c u l a t i o nm o d e l si nt h ei n f l u e n c e o f b i l a t e r a le x c h a n g ea r ee s t a b l i s h e d 2 b ec o r r e s p o n d i n ga r i t h m e t i ca n dp r o g r a ma r ed e s i g n e di nt h i s p a p e rs h a n g h a ip o w e rg r i ai st a k e n a sas i m u l a t i o ne x a m p l e k e yw o r d s ：r e g i o n a lp o w e rm a r k e t s ，p o w e rp o o l ，b i l a t e r a le x c h a n g e ，a v a i l a b l et r a n s m i s s i o n c a p a b i l i t y , t o t a lt r a n s m i s s i o nc a p a b i l i 诂 h 独创性声明 本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取褥的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 弓冬卿 时阆：n 年；月z 曰 关于论文使用授权的说明 本人完全烬中国农业大学蠢关镶罄、使用学位论文静煺定，躲：学校餐权保整 送交论文的复印l 孛却磁盘，允谗论文被查阅稠氆阅，霹以采用影印、缱印或掴撼娉复 到手段保存、汇编学位论文。固意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文鸵全部或帮分走客t f 保密的学位论文鸯解密最壅瀵守毙豁议) 磊弄究生签名： 萤簿弗吟 瓣闽：妒年；舅访鑫 导爆签名：崔秒杨拓 时闻； 劫錾年3 月彦旦 第一章绪论 i 1 电力帘场的最新迸浸 1 1 i 电力枣场基本疆论 所谓电力市场，是电力的买方和卖方相互作用以决定电价和电量的过程”j i “。具体来将， 电力市场就是通过经济手段，本羞公平竞争、自愿互利的殿则，对电力系统中发电、输电、配 电、用户等各个成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。根据定义可知，电力市场首 先是一种管理机制，这种机制与传统的管理机制不同，主要是采用市场自哿手段进行管理，从而 达到赘源优化配置的目的。同时，电力市场还是体现这种管理机制的执行累统，包括交厨场所、 计量系统、计算机系统和通讯系统等等。 瞧力市场雏基本特征楚开放性、竞争往、黼络性霸诲诞性。与传统豹蕉氍电力系统耱院校， 电力求场县有开放性积竞争性；焉与普遴瓣甓晶审场掬比较，彀力露场则又其毒嬲终性霸埝调 性等特征。 电力市场化建设的总体目标是引入竞争机制、使电价形成机制台理、优化瓷源配置、掇供 优质服务、促进电力工业的可持续发展。实施电力改革、建立竞争性电力市场是一个复杂的过 程，因为改革有多重翻标，如： ( 1 ) 用户希望降低电价、提高服务质量和安企稳定供电； ( 2 ) 窀力公蠲希攫公霹获褥发震和采碍新拄术； ( 3 ) 政麝綮望实箍全疆牲熬能源政策帮与经济发震楣逶度豹电力工渣霹持续发葳方针； ( 4 ) 环境保护组织蠢望减少污染： ( 5 ) 燃料供应商希望保护其市场和投资。 这么目标相互之间有矛盾，电力改革必须使上述各具体目标相互平衡，撒据经济发展的不 同阶段和电力发展的不同水平，确定改革的主要目标和次要目栋。 电力市场要采用经济手段管理番成受，电价怒体现管理思想的重要工其。所阻确定电价原 刚、计翼交翕电价( 毽括上网奄侨、销售电价、输电电侨、辅韵服务毫价等) 是电力帝场的重 要鑫容。 在一个充满竞争的电力市场中，参与老之超郝是平等螅，废以魄力枣场最基本的鳆则是公 平。对于发电厂，平等的环境熊够馁进竞争，激励每发电厂提禽生产效率，降低成本。增加活 力；对于用户，按真实的供电成本收费，尽量减少用户间补贴是保证用户间平等的根本点。为 了保证电力市场公平竞争的原则，必须做到： ( 1 ) 电力市场要有公开性，以便监督； ( 2 ) 扩大自由送择权翱，保证电弼的开放： ( 3 ) 必须制定有关法令、规约、以便使竞争规范化： ( ) 奄鼷安全注帮鬻鑫无痒j 筝缝； ( 5 ) 发电厂间平等竞争； ( 8 ) 用户闽平等。 合理的运行电力市场，除了要有正确的适合市场经济规则和电力系统特点的指导思想外， 还要具备定的经济技术荣传，如：电力系统必须要舞足够鲍舰模容鬟，系统之中要有装干的 竞争主体，而且每个主体都能达到其经济规模，且不能操纵市场；系统耍有充足的备用容量； 应具有与市场改革相配套的电力法舰和完备的监管体制等等。 1 1 2 我国电力市坜发展现状 1 9 9 5 年，豳家颁布中华人民共和国电力法，为电力工妲的改革提供了法律依据。为了 降低成本和提裹效率，濒、珏积安徽分别于1 9 9 4 年帮1 9 9 5 年建立了“区域内模拟电力市场”，将 省级电力公司分成了发电、配电和调度三个部分，授权调度中心向发电厂买电并向供电局爨电。 各电厂的上网电价和峰谷电馀由省电力公司分别制定，而对供电局则浆用统一的购买电价。浙 江、安徽蔼省魏模叛电力市场都袋用了发、用电量与频率挂钩躲方法，间接遗谰整发电厂的上 网电价和供电局的购买电价，从而达到调整市场供需关系的目的。模拟电力市场打破了电力工 、墼长籀鞋寒疆立竣算、翻夔均势的一体诧经营模式，僮是在攒搂电力审场中著泰建立一个竞善 的市场运营机制，主要还是由行政手段调整电价来平衡电能供需关系，间时输电网还没有开放， 发电厂翘馔电屑部无法遮撵贸易伙伴，因我模挝市场离实际鲍电力市场还毒缀大距离。 1 9 9 8 年，翻家电力公司提出了“关于实旄厂喇分离以及在发电侧建立电力市场的框絮”， 明确了分阶段实施电力市场的战略，确定了首先实行“厂网分开、竟价上网”的方针，开始了 电力市场的试点，先后籀定由东、浙江、上海、和辽宁、吉林、黑龙江六家电力公司作为模攒 试点单位，由此迈出了市场化运营的第一步。 经过几年黪市场培帮靼探索，国务院耩经赘委予2 0 0 2 掣修正了我漏电力枣坜篷竣擎方蠹： 完善现实的省级电力市场，加快发展区域电力市场，逐步培育国家电力市场；形成以区域电力 市场为主，国家市场和雀级枣场强辕，统一开放、协调联动瓣电力审场体系。粥时，匿绕四个 核心进行改革：厂网分开；竞价上网、建立科学合理的电价影成机制；建立国家级电力簸督委 员会。 2 0 0 2 年 2 簿，中阑电力新缀建( 改组) 的1 1 絮公司宣螽成立，实现了厂掰分开，日| 入了 竞争机制，这是我国电力体制改革的重要成果，他标志着电力工业在建立社会主义市场缎济体 翻、攘捷毒会主义瑰代纯建设靛宏伟事监中，进入了一令全耨戆发震对霸e 新成立的公司包括：国家电网公司、中国南方电网公司、中国华能集团公司、中国大唐集 团公司、中国牮邀集团公霹、中翻曩电集戮公霹、申禽电力投舞集匪公霹、中溅电力工程顾滔 集团公司、中国水电工程顾问集溺公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。 其中，组建了国家电网公司和南方电网公司，组建期改组了5 窳发电煞匪公司鄹4 家辅业集匪 公司，成立了翻家电力婆管委员会，并初步制定了电侨敌革方案，不设完成了魄力改革经务， 也为下一步的电力市场化工作奠定了基础。 2 2 0 0 3 年，将继续组媳区域电网公司和备省市电网公司，进一步做好主辅分离和“三产”、 多静经营垒韭的重组，良及与毫稠企盈韵剿离工俸。积疆稳妥的摧连嚣域宅力市场建设，加浚 建立电力市场交易中心，制定电力市场运行规则，构造电力娥管体系，落实电价改革方寨，逐 步实瑰巍铃上蹰，在毒条俘蕊迪方舞震发瞧垒韭逄大溪户直接供宅酸试赢蕈位。 t 。1 3 我国区域电力市场农鼹 按嚣动力瓷滚静分糍特点，我蠢宅弱跨静可分为耜、中、南三夫鹜然捂蜀渤。j 部邀弼包 括东北、华北、两北和山东电网；中部电隧包括华中、华东、福建和四j f l 电网；南部电网包括 广东、广嚣、云南秘贵搦逸弼。颡计到2 0 0 5 年，我濒将形藏疆三壤电辩为核心，以j 、中、南 三大送电通道为主体，南北网问多点互联、纵向通道联系较为紧密的众国电网亘联的格周。 袋据毫瓣熬捂局，我霪电力露场懿结搀可划分魏省缀电力帝场、嚣域电力枣场窝国窳奄力 市场三个层次，相应的，电力市场的发展将经历省级电力市场、区域电力市场和国家电力市场 三个发展阶段。 税电力市场发展的第一阶段中，国家电力市场尚未形成，区域电力市场开始起步运傲，市 场瞄省为实体，国电公司主要在浙江、上海、山东、辽宁、吉林、黑龙江六省( 市) 进行试点， 在发电环节引入竞争，餐电力公蠲是单一购买者，实行鸯主经营；在第二阶段巾，市场以区域 电网为主体，区域电网公司承担输电、调度、市场交易中心等职能；程第三阶段中，区域电力 枣场不辑完善，并与国家毫力泰场逐步熬强一俸，镬全萤奄力枣场戆效益褥到交磐的发挥。 从1 9 9 8 年省级电力市场试点情况来着，单纯强调省为实体而忽略区域联合调度的作用，会 导致出现地区垄断和省阁经滚壁垒等不盎麟果，因此建立区域缀电力枣坜将鸯助于提熹魄力审 场的稳定性和电力系统的安全性：由于目前全国电网互联的总体格局还为形成，建立国窳电力 市场豹时机还来成熟，因此建立区域电力市场是比较好的选撵。 1 2 可用传输容量闯题 1 2 1 可用传输容爨研究激义 1 9 9 6 年，焚国联邦自源管制蚕员会( f e r c ) 制定了8 8 9 号规定，提出了w 用传输容量的 概念：可拜j 镑输容量( a t c ，a v a i l a b l et r a n s m i s s i o nc a p a b i l i t y ) 是指钟对系统备静运行穗况， 对于某一给定时间，在现有的输电合同基础上，实际物理输电网络中剩余的可用于商业变易的 待输容量弼。f e r c 试帮暹过提馁这样一个输奄系统传输能力静枣场德号来逶一步绳避大型输 电网络的开放使用。 蠡予我国以前实行的蓬计巅缀济傣裁，电力作鸯离凄垄黼静行堑，其电潮缀营部门不仅摇 有全圉绝大多数装机容鬣的电厂，控制绝大多数的电力销售市场，同目寸还直接管理电网的调度。 在传统的高度垄断模式下，电网可用传输容擞并没有受到应有的重视，藏应用也仅限于少数电 霸援翻孛，因j 龟冀诗算著冤太大实际意义。 随游行业垄断诸多弊端的暴露，我国电力工业正在进行市场化的改革，其基本取向魁引入 竞争嘏捌，提离壤力工韭运毒亍效辜，降低电馀，满足圜民经爨发最的震簧。在电力市场攘式下， 可用传输容量计算则具有道大的理论和实际意义。 在电力市场环境下，电力系统的运行条件越来越复杂，大大增加了潮流分稚、动态行为积 稳定性躺不可预知性，蔼越来越突出的安全稳定离藏将显著的影璃输电报务，制约互联电蕊和 电力市场的发展。所以，随着电力市场化改革的不断推进，如 可快速、准确地计算和分析区域 奄力南绥可蠲簧辕容量闫惩遣藏浮蕊密来了。 随蒋电力系统的不断发展，电网大范围厦联，电力电子、计算机和信息等新技术的采用和 电力工渡审绣化改革蝰甏求，电力系统电嬲斡运行越来越接避簸送援陵状态。魏托，如馋使电 力系统电网变的疆强，提高电网的输电能力已经成为电力工业关注的重要问题。亘联电力系统 区域闰可用传输容量对予攘个电力系统的安全可靠有霞要影响。 可爝传输容鬣计算对于竞争性电力市场而言具有霾要的理论和现蜜意义，它是电力市场运 营和交易中心、以及市场成员关注的重要技术指标，同时还涉及到市场的经济化遥作。随着我 阐电力供给紧簸撼瑶静缓解，电力变荔己崮囊方市场进入虱癸方市场。1 9 9 7 年i 嚣，经辫务院 批准，原中国电力工业部改组为国家电力公司，由此拉开了电力工业改革的序幕，按照圜电公 司挺赉瀚“厂鹾分开”的改革要求，簧统莹凝型斡电力公司竣分解灸独立戆发魄公司窝毫瓣公 司。 输电嘲作为发电程配电之闻的桥梁，在连i 力市场体系中越黄重要的作用。为此，政黔对电 网实行严格的管制，要求电网可靠性必须遮到一定标准，并依法为各市场主体提供无跛橇的质 量上兼的服务，电网若要具有较好的可靠性，则首先必须具备较好传输能力，而衡量输电系统 传输能力的一个重要摇禄虢是嚣域阔静可鲻待输客鳖。同时，电丽运警蠹应囱套发电裔撼供无 歧视的服务，按照公平竞争的市场法则，系统调度部门应及时向各发电商发布当前或下个时 覆系线酉矮嫱输容量，发逢赛壤激踅为镶攒莠考意多穗因素，会理安搂爨己煞发鬯诗劐。霹j 逝， 研究区域电力市场可用传输容量的有效计算问题，县有重要的理论和实用价值，它对于解决未 来电力市场辕墩服务交易的可靠性和经济蛀具有积极的意义。 1 2 2 可用传输容激的研究瑷状 由于国外电力市场迳营起步b e 较早，靛展比较成熟，可用传输容餐研究也得到了相应的重 褪，巍电力索璐基常运饕中，虿瘸转簸窖耋诗舞已经悖为电力索场技术支持系统薛一个子系统 得到了广泛的应用。 覆我国，可用簧骧客霪研究糍处于起步蹬段，譬翦仅在华衷电霹嗽熊交荔篆统中有所涉及。 华东电网公司于2 0 0 3 年9 月在上海威立，他是我国电力市场改革迈出的重要一步a 新组建 的华系电网公司负责江苏、浙江、福建、安徽、上海等华东心省一市电网的统一管理、统一调 度，实现资源在受太范戮内的优纯配置，灌满足华东区域电力市场豹需要，维护华东电潮这一 我国最大区域电网的稳怒运营。 4 i i 华东电网成立后，安徽、福建两省的富裕电量可以畅通无阻地输送划上海、浙江，平抻受 电省的嘏贽，充分发挥各省黥范较虢势，键遴电力工渡发震。曼骜乐亳丽的蔑立，遥可以穗牮东 四省一市的电力公司联结更加紧密，风险共担，利益菇享，从弼在体制上保证了电网的统一规 划帮统调度，为区域电力市场鲍建设提供了錾霞条传窝基锻僚涯。 目前华东区域电力市场的试点准备工作正在紧锣掰鼓地进行，根据闯家电监会的时间避度 嬲工作安排，华东区域电力市场将予2 0 0 4 年第一季度开始模拟运行。 华象电网电能交易系统作为华拳电力市场技术支持系统的予系统，应主要完成以下任务； ( 1 ) 建立一个竞整的满足区域电网电能交易需要的电子商务平台； ( 2 ) 实现双边交易、瞧能经筑久交荔鞠统配诗翻、伐发颤竞债、巍价电黯羽韭务合成； ( 3 ) 晟大限度减少人为干预，保证电能交易“公平、公正、公开”。 萁魏巍主要氛捶鞋下足个方嚣： ( 1 ) 电网检修计划； ( 2 ) 日计划涟程； ( 3 ) 各交易实体与全网负荷预测； ( 4 ) b r o k e r 系统； p o o l 戆定价收制复杂，透明瞧麓，不能反跤发电裔静粪安威奉； ( 6 ) 一次能源与电力市场蛔交墨终爆微弱； ( 7 ) 容擐费用短缺； ( 8 ) 改革步伐缓慢。 3 2 1 英国奄力市场的新模式 在魄力露基磁土，英冒进行了第二浚电力市场改革，维密了新豹市场模式。新模式主要戳 双边交易为基础，贯穿在每半个小时运行次的謦场运蘸过程中。发瞧裔蠡行调度基毫鹩电厂， 砸不再由n g c 进行中央调度。他有三级新的批发市场，雏加一个续算中心。薪模式最突出的 特点是： ( 1 ) 细化市场，引入如下三大类新的市场 远期、期货和期投交易台同市场：远期合同可以是双边金融合同或物理合同，他【孽交易的 大部分，对稳定电价越着决定性作用。期货和期税市场确寇提前数年的电能贸易及价格，可更 抒姥指导市场成虽筢投资决策、捌激接术革薪、降低投资戒本，氇为交藉双方躲避经济风酸翻 逡了条 孛。台嗣赘垤出毒会上鲍囊黪交翳中心受素，这在莱种意义上类奄墓手热蚓懿p x 。 现货市场：此部分市场与以往续构类似。 平衡市场j 平糖市场在实时运行前4 小时开市，到相成时段运行结束b 寸为止，滚动进行。 用户可以自由选择参与合同市场藏平衡市场。如选择平衡市场，则无论供方述是需方，都只能 与n g c 签订平衡合同， ( 2 ) 削减n g c 韵功能 勰酌撬铡下，n g c 只受壹平衡市场。平鬻市场完戒实对调度、阻塞调嶷及平衡台两的任务。 2 s 生壁查些盔兰至士举谴论文第三章謦塌运营撰式分据与p a o l 模式下h 和a t c 计算 系统平衡的费用( 如辅助服务费用) 与阻塞调度费用分开结算，这与以前将阻塞调度费用平均 分搀静方法畜本质的区别。 ( 3 ) 开放并粪市场，扩大用户参与的稷度 目模式中，用户不参与竞争，n g c 仅利用发电报价和负搿预测结粜，用髓络约泉蟛蔓殳发电 诗剜实现供需平衡。而新模式中，备类市场均对用户开放，可以自由交翁。 3 3 我国电力市场建设与实施 3 3 1 我国电力市场的目标模式 电力工业从垄断模式向竞争模式的转燮是一项艰巨复杂的任务，需舞慎重而行。国际电力 市场改革的经验侮诉我们，电力二c 业打破垄断的改革必须根据零国电力发展己形成的特点选择 适当的模式，经过研究论诞，制定两标弱确的计翊，并在法簿法规的支持下，逐步有亭遗嶷箍。 我国的电力市场改革也应该借妪这样一条原。电力工业市场改革的躁终目的是最大限度地 毒l 磊索场手段来摄高电力工韭生产散攀，降低遣力生产窝供蔽藏本，窝现资源瓣傥跑配餐。 我嘲电力市场的目标模式主要有以下三种： ( i ) 发毫嬲竞争的电力市场 这一模式可以看作是运用市场机制、开展商业化远营的壤初阶段，在技术设备、人员索质、 运行管理尚未达到一定先进程度时，为尽快提高电力工业的综台水平，保障社会用电和国民经 济的发展，可以采用这一模式。 这一模式可以分为两个阶段，印发电侧有限竞争的电力市场阶段芹口发电侧完全竞争的电力 市场酚段。 发电侧有限竞争的电力市场阶段：在这一阶段，发电端均成为独立的发电公司。基本特点 是厂弼分开，魏毒戆发彀企、监、较大骞量的遮方发魂企业逐步跛造戏兔独立发电公司，电薰墨 清月结，市场法规法则及技术支持系统初步建立。遗一阶段下，实现保证基数电量下的有限竞 价上蹦，保证上网机组完成基数电量，基数电量以内施电量以核定电价结算，剩余电量实行竞 价上潮。 发电侧完全竞争的电力市场阶段：这一阶段下，独立发电公司公开完全竞争上网，0 , s h 制 报谕，形藏浇较完善熬赘溺法援、法赁蓦及技术支持系统。在发奄弱有辍竞争豹电力市场输段实 行一段时间后，必然要过渡到该阶段。在这一阶段，无论发电企业在性质、规模、所有制、所 毒嚣成分上毒 么不露，程参与囊凌经密撼动时一簿平等。敢涟基数连i 囊，发颤公霹发惫量实 行完叠竞争。 息之，在模式( 1 ) 中。省电力公司作为单一购哭者，实行“l + n ”模式，“1 ”是指电力市 场的单一购买者，郎电测经营企搬，“n ”怒指参与市场竞争豹各个独立发电企照。屑户不麓与 发电厂签订购电台同，只能由电嘲经营企业采用趸售或零售的方式供呶。 ( 2 ) 输邀隔开薮，多个购癸稽攘式 中国农业大学硕士学位论文 第三章市场运营模式分析与p o o l 模式下t t c 和a t c 计算 i i i i i i i i i i 该模式的目标是形成完全开放、竞争有序的电力市场。他是在模式( 1 ) 得基础上，进一步 完善发电侧市场竞争，同时根据国家电力体制改革进程适时进行配电市场的相互竞争，使电价 水平有明显降低。在模式( 1 ) 的基础上，发电侧实行完全竞价上网，配电市场有序地放开，成 立独立的地市供电公司。 本阶段的市场主体是：区域电网公司、省电力公司、发电公司、配电公司、大用户。本阶 段的市场模式是：发电环节竞争，输电网开放，多个购买者模式；输电运行机构为电量交易提 供转运服务；作为购电方的配电商，大用户与发电商双向选择，进行期货交易和现货交易；电 网经营企业作为主要购买者，在市场中发挥主导作用，体现对市场的控制力；发电商和配电公 司通过市场直接交易；配电公司仍然对其专营区的用户具有垄断权。 这一阶段的电力市场，各市场要素逐步完善，竞争力度增大，发电环节己展开比较完全的 竞争。表现在竞争方式和竞争程度上，大部分电量由买卖双方通过双向选择的竞争方式签订合 同进行中长期交易；小部分电量通过日前和实时市场竞价进行交易；这种方式的竞争力度比单 一购买者市场大大增强。表现在市场形态上，与单一购电机构模式的强制性市场不同，市场是 发电商与供电公司之间的自愿交易，可以在日前和实时市场上进行交易，也可以通过中长期合 约交易方式来实现交易。 ( 3 ) 零售竞争阶段 在零售竞争阶段，市场主体主要有：国家电网经营企业、区域电网经营企业、省电力公司、 配电公司、从事售电业务的公司、用户等。零售商向用户发出告示，用户根据电价及服务质量 选择零售商，与零售商签订供用电合同。这一阶段，不仅在发电环节，而且在零售环节，都展 开比较完全的竞争。 在模式( 1 ) 、模式( 2 ) 或模式( 3 ) 中，随着全国联网工程的实现，国家级电力市场将逐 渐建立、完善，以区域电网电力市场为主，省级电力市场交易合并到区域电力市场中去。在国 家级建立联络线电力电量交易市场，大区间电力传输交易在区域电网电力市场竞争，全国电力 市场的效益得到较好的发挥。 3 3 2 我国电力市场的层次结构 我国的电力供应和电网结构长期以来以省为单位发展，在省电网的基础上发展成了东北、 西北、华北、华东、华中、南方联营六个区域电网与山东、浙江等独立省网，形成了国家、大 区、省、地和县的五级电网调度体系，实行纵向分层和分区控制。因此，在哪些层次建立电力 市场已成为一个急待解决的问题。 一种观点认为，市场规模越大其潜在效益也越大，建立全国性的统一电力市场最有利于资 源的优化配置，因此，应该建立国家级电力市场。但是，由于目前全国联网的总体格局还未形 成，因此建立国家级电力市场的实际还不成熟。 还有一种观点认为，应以省为实体，取消地级和县级电力市场，建立省级电力市场。但是 这样的方案需要与电网资产重组同步进行，而且未涉及国家电力市场的问题a 从1 9 9 8 年以来在 浙江、山东等地的试点情况来看，单纯强调省为实体而忽视区域联合调度的作用，会导致出现 地区垄断和省间经济壁垒等不蘸后果，造成整体经济损失和资源浪费。 3 0 塑农韭犬学硕士学位论文第三章毒场运营模式分析与p o o i 模式下订c 靼a t c 诗算 综合上述两种观点并缩台我国电网的实际情况，本文认为建立区域级电力市场是目前种 跳较爵携选摆。建立区域缀电力市场，实现踌区电霹篾划、运行帮蛰漂酝置，在区域级电力枣 场运做比较成熟之后，建设和完善黼级电力市场，最终逐步形成全国统一的电力批发市场与地 方零售市场共同发展的格周。因此，建立区域级电力市场是建立国家电力市场的基础。 3 3 。3 区域电力市场的运营模式 区域电力市场主要是负责管理和协调大区内各省之间的电力电量交易。区域电力市场的市 壤载体怒省鼹联络线，冀主要佟髑是程迸隧域内奄力宅量乎簿，实瑶区域资源起优化酲重 区域缀电力市场的发疆可分为掰个酚段，鼙发憩稍竞争懿区域电力市场帮稔电惩齐数、多 个购买者模式的区域电力市场。 ( 1 ) 发电侧竞争熬熬蠛龟力枣场 发电侧竞争的区域电力市场其主要只能是；组织备省之间签订长期购售电合同和备用协议 向各市场成员公蠢省闯联终线的可髑容量；区域电力市场将运幸亍现货竞争交易市场，接收积处 理市场成员的报价，许算价格并排序选择；嗣区域调魔协调编制日联络线潮流计划，同时商各 市场成员公布市场确定的备联络线上送受电计划和相应的价格；负责联络线上电力电量交易的 结篝，劳收取过潮费。 发电侧竞争的单一购电的主要特点是输电和供配电领域认为统一的擅断结构，尽管在遮一 涂段逶不需要褥臻电窥供鬻奄馈旃餐疯分离斑来，餐蠢阕联终线豹定傍廉哭酾j c 雩发邀厂髹牧嬲 络费的问题需要考虑。 ( 2 ) 输电网开放、多个购买密模式的嚣域电力毒壤 输电网的开放意味着各省间贸易壁垒被打破，备省的供龟公司和其他省的发电公司越接交 易。该阶段的电力市场交易中心是组织市场成员进行交易的管壤结构，其设置可以有多种选择： 各省分割建立电力交磊市场，帘场静臻入原嚣辩获龟厂秘供毫公蔼静地域不傲限定，只要 具有通过开放的传输线转运服务进入本省电网进行交易的能力，这些发电厂和供电公司都可以 藏为枣场或是； 建立区域电力交易中心，同时在省级设平衡电置调节市场。各省的发电商和供电商在提前 一天确宠电网暾力交易擞馀，交翕市场逶过爨嚣匹配原则确是交易计划嬲市场价横，并将考虑 了联络线约束后确定的交易计划和市场价格提交给省级调度中心和省平衡电量调节市场，同时 向市场成员公布傣息，建立省级平衡电量调节市场主要作用是为省级调度中心提供实现电网实 际运行中电力电麓平衡的手段，搿时计葬备发电商和供电裔计划帮实际电量的不平鬻量，著根 据平衡电量调节市场的价格进行结算。 3 3 4 我国电力市场的监管 作为个完整的市场，市场监管是傈诫市场竞争能否馓别真正台理、有序，公正、公平和 中国农业火学硕士举垃论文 第三章帮塥运营模式分辑与p o or 模式下t t c 和a t c 汁箕 公开的煎要保证a 市场监管的内容包括：在中长期台约交易市场、电力期货与期权市场、四前 市垤、辅助服务市场、实l 雪乎键市场上对交荔中心靼壤度中心交曩、调度、考核的篮管酷及对 发电公司报价、运行的监管。电力市场监管辫员会通过对所有市场的交翁信息的裔询、分析、 定期总缡，发现并纠正市场成员在交易中的遣规行为，最大限度地限制投机行为，保证电力市 场的有岸性。 电力市场监管的目标鼹： ( ) 僳薄毫力青蛹公平、公蠢、公开稻有穿竞争； ( 2 ) 保证市场成员的行为符台国家有关法律、法规及电力市场运行规则的要求，维护市场 秩序，键进枣坜撩续稳定发展； ( 3 ) 保护市场成员和主体的合法权益。 由前述分橱w 知，市场竞争是必要的，但又不是万能鲢。竞争并不始从根本上解决电力市 场的所肖问题。如果意识不到这一点，将会在电力市场改革和实践中遭受挫折。捩句话说，在 今后实施电力市场中，监铐将是必颁的，只是如何确定监管的范围、力度、效果、监管机构以 及争议弹裁等，仍是一个溺未解决豹重要谦溪。 3 4t t c 与a t c 闯题的描述 3 。4 1 概念及计算原赁i j 1 9 9 6 年，美国联邦能源管制娄员会 f e r c ) 制定了8 8 9 号规定，撮出了可用传输容量的概 念：可阚传辕容爨( a t e ，a v a i l a b l et r a n s m i s s i o nc a p a b i l i t y ) 怒撞针对系统各辩遮符情蠛，对 于某一给定时间，在现有的输电台阊基础上，实际物理输电潮络中剩余豹可用于商业交翁的传 输容量。f e r c 试图通过提供这样一个输电系统传输能力的市场信号来进一步促进太型输电网络 的开放使用吲f 圳 2 9 】 蚓。 参考l t 美电力系统霹纛性委爨会( n e r o 修订靛荚于赣滚辘力懿定义：一个系绞嚣区域闻 的输电能力，是指在至少满足以下三个约束条件下，通过两区域间的所有输电翻路从一个区域 到另一个区域可能输送盼最大功率： ( 1 ) 在无故障发生的正常方式下，系统中所有数备( 包捻姥路) 豹负荷和甑匿永平在其额 定范围内 ( 2 ) 在系统中单一元释蟊瓣邀线、发电撬、交嚣箍箨运豹缓障条静下，系统隧够蔽敬蘸态 震荡，维护系统的稳定性； 3 ) 当第二个条搏黪描述黪事敬发生量攫荡乎爨嚣，在调度贯避撂每故障槽美的系绞运行 方式调蹙之前，所有设备( 包括输电线n - ) 的功率和电压水平应在给定的紧急事故条件下的额 定范围内。 从可用传输容量豹定义我们可以看出，a r c 问黻不同予戳往我们所研究的区域闻投黻室抉 能力问题( r + r c ) 。由于a t c 本身是在电力的市场化过程中产生的，因此其本身就具备了市场化 的一些特征，它是在保谨系统安全可靠并基于已有的输电台同的翦提下，从一个区域向冀一个 区域传输的最大功率。 根据定义，嫒数学上，a t c 可以描述为t t c t r m c b m e t c ，其中t t c 为网络的极限传输释量， t 磷为祷输可靠瞧裕寝，c b m 为俦输容量裕度，疆c 为现存输毫协议量。为保证系统的安全可靠 运行，针对系统情况的不确定性，在a t c 计算中引入了t r m ，一般可取为t t c 的一定比例( 如 ) ， 巍霹按统计学潺理瓣莲磁鼗糖避行糖榉提取。为满足发毫霹靠缝要求，在a t c 诗算孛 | 入 了c b m ，以保证互联系统发电的进入，其数慎由负荷供应实体菇同分掇。 在区域电力市场中，a t c 鲍计爨应遵鹱一定的原则，主要包括默下三个方裁： ( 1 ) 对于不同时段的潮流，输电网络的a t c 计弊应随其改变而改变； ( 2 ) a t c 的计算与功率注入点、潮流方向以及功率流出点紧密相关； ( 3 ) a t c 的计算结暴应比较穗确，在裔她方面w 行，并畿对电力市场各主体的商韭滔渤有 指示作用。 由j 迸可冕，a t c 戆计舞是卞稳对魄较鬟祭静鞫麓，其诗鼙结果受多方瑟嚣豢麴影响，强霜 络拓扑、发电分蒋己、客户需求水平以及网络其它交易等。 3 4 2p o o l 模式介绍 p o o l ( 电力库) 模式也叫总量市场化模式，是目前电力市场的种主要交易模式。在这种 模式下，一切壤力交易必矮在p o o l 蠹透露，该模式戆最大特赢是将电瓣番器龟耱交易麴中心， 所有发电商及所有用户都与电网运甓中心发生经济关系。电力库市场为电力商品交易提供了一 个鸯出竟争场所，在该场姘内，簸逛睡良所露爆户开放，保证所有用户帮麓自出参与其中。p o o l 负责管理输电掰，并确定电价和实现输电交易。 在电力库开始之初。一般是先! 歼放发电市场，备发电公司之间进行竞争，剥一定时间可逐 步开放鬣电铡市场，零镫供电监务从配电娥务中分辫掇来，逐步允许用户选择供电商。 在我国电力市场运 f 之初可以采用p o o l 模式，以下计算均在电力库交易模式下进行分析。 3 4 3t t c 问题描述 程传统的发、输、供一体模式下，区域间的t t c 仅仅是系统调度员调度时的一个参考信息， 焉来了解系统鼙蔫懿运妤状态离稳定约束戆距离。籍在亳杰零缓鞭嚣壤下，系境瓣受蕊酶值一 般都运行在输电网络能够承载的煅大输电容最下，遽根可能造成系统如过负荷、暂态过程中不 可接受瓣电压下降等安全翊莲；慝瓣，电嬲孛频繁出域瓣输电交易，使鲍准确确怒输电网的t t c 对电力市场的交易进行鬣关重要。因此，必须对输电线路的t t c 进行比以往更频繁、准确的计 算，并及时将结果公布到电力市场中，使交易双方能够做到藏确的判断和计划指导各种交易行 为豹蹶乖j 进行。 中国农业大学硕士学位论文 第三章市场运营模式分析与p o o l 模式下t t c 和a t c 计算 t t c 的定义目前国际上普遍采用北美电力可靠委员会于1 9 9 5 年给出的定义，即t t c 是 指在至少满足下述三个条件下，通过预先设定的源点( s o u r c eb u s e s ) 和沟点( s i n kb u s e s ) ，从 一个区域向另一个区域可能输送的最大功率o “。 ( 1 ) 在无故障发生的正常方式下，系统中所有设备( 包括线路) 的负荷及电压水平在 其额范围内； ( 2 )在系统中单一元件( 如输电线路、变压器、发电机等) 故障条件下，能够吸收动 态功率震荡，维持系统的稳定： ( 3 )在系统出现( n 1 ) 故障条件下，且系统功率震荡平息后，在调度员进行相关的运 行方式调整前，所有设备的功率及电压水平应在给定的紧急事故条件下的额定范围之内。 从上述分析可见，t t c 的计算比较复杂，它取决与系统参数、运行工况、约束条件等诸多 条件。从本质上讲，t t c 计算就是在给定的发电节点( 群) 和负荷节点( 群) 上，分别增加送、 受电量，然后解潮流方程，检查是否有线路过载或节点电压越限，重复这一过程，直到出现这 种越限为止，此时得到的两组节点间的最大传输容量即是此两组节点间的t t c 。可见，t t c 计 算实际上是一个优化问题。 3 4 4a t c 与t t c 计算的关系 区域电力市场中，a t c ( 可用传输容量) 计算与t 1 ( 最大传输容量) 计算具有密切的关 系。由a t c 的定义可知，基本潮流与最大传输容量计算是可用传输容量计算的基础，其中基本 潮流计算问题己在第二章中解决，因此最大传输容量计算问题则成了可用传输容量计算的关键 问题，本章则主要解决最大传输容量与可用传输容量的计算问题。 3 5t t c 和a t e 计算的数学模型 3 5 ，1t t c 的计算前提 本章的最大传输容量计算问题主要基于以下假设： ( 1 ) 发电节点的发电功率和负荷节点的负荷功率设定为不变； ( 2 ) 只改变某台或某几台发电节点的有功功率和负荷节点的有功功率，其无节点有功功率 保持不变； ( 3 ) 全系统有功功率的平衡由平衡节点发电机所维持，且保证该节点有功出力在合理的变 化范围内。 3 5 2t t c 计算数学模型 、目标函数 一f = 玛= 舀+ 岛 ( 3 - 1 ) 冀中臻为发电= 拳点i 和受惹j 之闻的最太黄输容量，为发电节点i 的有功出力，名为 负荷节点j 的有功出力。 2 、终泉条 孛： ( 1 )机组功率约束 最；。蔓舀s乓。(3-2) ( 2 )节点电压约柬 甄。s 。 ( 3 _ 3 ( 3 )线路潮流约束 i 五。 曼三，。料 ( 3 * 4 ) ( 4 )凌率平簿懿柬 p g ，一巳一巧( g fc o s o u + 曰us i n 9 0 ) = 0 ( 3 h 5 o “- o d - v , e 矿j ( g 。s i n 0 口一b 口c o s 0 , v ) = 0 ( 3 - 6 ) e 其中i 为所有节点，g i 为发电节点，u 为负荷节点，已、匕。、。分别为发电节点 当前的肖璃凄力及其交力下疆襄主隈，k 、m m 、i 。套嗣荛繁点龟拦及萁主隈秘下限，三f 、 三。分别为支鼹u 的有功潮溅及其上限，姐；为节点i j 之闻的最大传输容量t 3 5 。3a t c 毒 算数学摸墼 在计算赉送域电力赘场孛发电亵苇煮与臻户受翡节点淹静疆c 嚣，发电囊节点与矮产节点 间可用传输容量的求解可褒示为如下形式： 蠢巧= 甄一毛 其中_ 疋为发电节点i 与负荷节点j 之间的可用传输容量，名为以区域电力市场发电总成 本最低为目标函数的基本潮流结果中发电节点i 的霄功功率。 3 。6t t c 和a t c 计算 3 6 i 算法与程序框图 下面给出区域电力市场中节点间t t c 和a t c 的计算过程： ( 1 ) 输入系统各支路溢藐数攥，形藏嚣缩存储静节点导纳矩阵； ( 2 ) 针对当前系统的发电出力和负荷情况，进行潮流计算； ( 3 ) 翔錾潮流计算爨袋舂无线路越限、繁点电盛或发毫撬道力越隘，妇有燕转天( s ) ，浚 有则转入( 4 ) ； ( 4 ) 分别增加指定躲发电节点与受萤节点的有劝功率，并转入( 2 ) ： ( 5 ) 当前发电节点的有功出力即为所求的节点间t t c ； ( 6 ) 根据上步求出的t t c ，求解节点间a t c 。 其辍序流程糕霭鲡鹜3 - 3 掰示： 整3 - st t o 、a t c 计算程岸瀛糨暖 3 6 2 节点蹲纳矩阵y 的澎成 对n 个节点的电网络而言，其节点导纳矩阵为y ，该矩阵为n xl l 维方阵，且为对称稀疏矩 阵。对予黎蔬矩蹲戆数据存款，我处采用援缭存媾鳇方法 盖节省走存。 1 1 ， z i k 。 _，1，t， k瓦 +-_t ，瓦。 为了形成导纳矩阵，首先应向计算机输入电网的原始数据，包括支n n n 的t n ni i , j j ， 支路的嚎l 阻r 帮电撬值，对建支路的电撬僮x c ，l 芡及变嚣器支路黪 蠡准变毙n t 等。对 于用户来说，常采用此种存放网络数据的自然方法，称为i - j 列表法，如下： 、逛篓名 j jrxx e埘 单元造p 、| 112 r 1 2x 1 2 x 1 2 0n 2lr 1 3x 1 3x 1 3 0n 30 ： tr21x2l x 2 1 b 小 i 0 列表法虽然对于阁户的数据输入比较方便，但由于电力网络是个对称阵且其中包含大 量静零元素，这耱填写数摆的方法旗占内存的热度采谎是摄不经济静，因藐需将忿存羧方法转 换为粟用一维数组，只存放矩阵中非零元索的链式列袭法。 镁设导皱艇阵躲结橡闺翔下： 圈3 - 2 导霸酪结构图 其中和代表存放豆导纳的非零非对角元素，弼则代表每行的第一个非零非对角元素 一瑙代褒节点的舀导纳。 导纳阵中非霉非对角元素及对角元素分别采用键式列表和自导纳列表存放，如下： 、莲垫名 工f dj fgb n t i 数组堡“” 单元地自e 、 l ”单元地址 l12g 1 2 b 1 20|t 233g 1 3 b 1 302 351g 】2b 1 20 3 483g 2 3 b 2 30 4 59】g i 3b130 5 2g 2 3b 2 3 |g 2 3 6 4 0 b 3 4n 7 30 b 3 4捌ls 其中数组i f d 代表每行非零非对角元酋元的地址，即每杼首地址：数组j f 代表元素的列 指数。通过数缀i f d 和指数数缀j f 可以嚣出图3 - 2 的导纳阵中任一非零非对角员所在地址。 鲁导纳的存放刘比较篱荤，采用娃下自导纳列表： 毒墨皇醇嬲曼鼍量皇鼎曼兰鼍鼎糟鼍邕量寰懒黑曼鼍烹鼎妥鸶鲨茎鋈：= l ：= ：三2 ：型型! 竺墨 、墼缎名 g d b d 单元露 1 g 1 2 + g 1 3 b 1 2 + b 1 3 + b 1 2 0 十b 1 3 0 u l p0 2 3 b 1 2 + b 2 3 * b 1 2 0 + b 2 3 0 3g 1 3 一g 2 3r 1 1 r 1 b 州札心 其中b 3 4 ( 3 ) 帮b 3 4 ( 劲表示诗爱了交。蓬嚣趣 标准变耽。 导纳阵中元索的形成可按以下步骤： ( 1 ) 由公式3 - 1 ，诗算各带点总的对地电纳 。咙丢去 ， ( 2 ) 由公式3 - 2 、3 - 3 计髯互导纳，计及变腿器支路非标准变比的影响并处理双网路线 路 r g “2 若i 。) 铲蠢 ( 3 ) 由公式3 - 4 计算各节点的自导纳 r ，+ 毛= _ y 。 j = l j f 3 6 3 潮流计算 f 寥一r , x r , ( o 口c o s o , y + 嚣口s i n 0 , y ) = 只= o l，e l q ；一一( g ，s _ m 岛一b “c o s 0 , 。) = q = 0 l，副 ( 3 3 ) ( i = 1 ，2 ，n ：i s ) 将式( 3 - 5 ) 在某一飨定的初慎附近展开，并略告商阶项搿，可得到矩阵形式袭示的n e w t o n 法惨歪方程式： 鼢瞄髫 协s ， 中国农业大学硬士学使论文第三章带蛹运营横式分撰与p o o l 模式下t t c 秘颤c 计算 其中g 。和b ，分别为导纳阵的甄电导和甄电纳，只和q ，分别为节点i 的有功、无功注入功 率，s 为松弛节点。经过箍导，潮流方程可变为以下快速解耦法迭代方程式： , 5 0 锄。( 3 - 7 ) | y = 露_ 1 0 其求辩过程可按以下程序框图进行： 形成节点导纳阵 ， 形成占4 和 遗代计数k = 0 壅3 - 4t i c 、a t e 诗冀程痒漩程强 其中b 为节点导纳阵的虚部，b ”是用，i x 为支路电纳建立的节点电纳矩阵，其表达式为： 中国农业大学硕士学位论文 第三章市场遣营模式分析与p o o l 模式下i t c 和a t c 计算 嚣v b ， 一工， = 丁了= 8 ” y i + x ； ： 2 善焘一弘 净” 快速分解法不是求解高维数的修正方程，而是分别交替求解两个低维数的修正方程；另外。 它的每个修正方程的系数矩阵是常数矩阵，在计算过程中保持不变，避免了重新形成雅可比矩 阵荠对之分解困予表静 辛算工作羹。该方法诗舞速攫莰，收敛性好，适合电力系统潮漉的在线 计算。 3 6 4t t c 和a t e 计算糕序界面 r 怼计葵郭分主簧采用3 7 1 中掰述舞法，对所求静笈电节点帮受荷苇纛，势剐蹭魏两 节点的送、受电攮，莠解潮滚方程，以此循环，直到出现节点魄压越限、发电节点有功出力越 限或支路潮流越5 等情况为止，此时对应的发电节点有功出力即为所求的节点间爆大传输容最， 计算完成詹，转入下一对发电节煮与负荷节点，按b 惹方法进行计算，依次类推，分剐计算区 域瞧力市场中鼹农菱彀节点乓受耱节点阀的最大传捻容量，啦淘电力交易郄门及枣场参与主体 提供充足的交易信息。t t c 和a t c 计算程序运行界面如图3 - 5 所示： 蠲a - 5t t o 、a t o 计算程序遴行弄筒 蕈咒彝a t c 程序诗算鲍主界甄摇颦3 - 6 艨示，主菜单包括数握竣 、计算鼹大部分。其中 4 0 一 b 蒜 1 1 i | 8 b 中国裹业大学硬学健避文 第三章肆 辑运营模式分