（电力系统及其自动化专业论文）区域电力市场环境下省级电网日前调度策略研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h er e g i o n a lp o w e rm a r k e to fo u rc o u n t r yi sj u s ti nt h eb e g i n n i n g ，a n dm a n yp r o b l e m sr e q u i r e s o l v i n g f u r t h e r m o r e ，t h ee a s to fc h i n ae l e c t r i cp o w e rm a r k e tw i l lo f f i c i a l l ym o v es o o n u n d e rt h i s e n v i r o n m e n t , t ot h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n y ，i t se c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dd i s p a t c h e rs t r a t e g ya r e o b v i o u s l yd i f f e r e n tf r o mt h et r a d i t i o n a le l e c t r i cp o w e rs t r u c t u r e w eh a v ed o n es o m ew o r kb a s e do ne a s t c h i n ap o w e rm a r k e t , m a i n l yi n c l u d i n gm o n t hm a r k e te l e c t i c i t yp r i c ef o r e c a s t , m o n t hm a r k e tb u y e r s b i d d i n gs t r a t e g i e s ，c o n t r a c td i s t r i b u t i o na n dd a i l yg e n e r a t i o ns c h e d u l i n g t h ep a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e st h ef e a t u r e so fm o n t hm a r k e ta n dd a y a h e a dm a r k e t , a n dn o t e st h eb i d d i n g r u l e sa n dp r o c e s so fm o n t hm a r k e ta n dd a y - a h e a dm a r k e tb yr a i s ean u m e r i c a le x a m p l e t h ef e a t u r e sa n dc a t e g o r i e so fe l e c t i c i t yp r i c ef o r e c a s t ，s h o r tt i m ee l e c t i c i t yp r i c ef o r e c a s ta n d l o n g - t e r me l e c t i c i t yp r i c ef o r e c a s ta r ei n t r o d u c e d ，a n dp r o p o s e dt h em o d e lo fm o n t hm a r k e te l e c t i c i t yp r i c e f o r e c a s t u n d e rt h ef r a m e w o r ko fr i s km a n a g e m e n t ，u s i n gt h em a r k o w i t sm o d e lp r o p o s e dt h es t r a t e g yo f p r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yc o n t r a c td i s t r i b u t i o n ，a n dt h eb u y e r sb i d d i n gs t r a t e g yo fm o n t hm a r k e t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h em e t h o do ft h ec o n t r a c td i s t r i b u t et ot h ed a yf r o mt h ea s p e c t so fp r o c e s s ， p r i n c i p l e ，i m p a c tf a c t o r s ，i m p l e m e n t a t i o na n da p p l i c a t i o ne f f e c t p r o p o s e dai m p r o v e dm o d e lo fd a i l y g e n e r a t i o ns c h e d u l i n g ，w h i c ho v e r c o m e st h ed e f e c t so fo r i g i n a lm o d e l t h en u m e r i c a lr e s u l t sd e m o n s t r a t e t h ef e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so f t h ep r o p o s e dm e t h o d ，w h i c hc a nl o w e rt h eb u y e r sc o s t sa n dl e v e lt h e w a v eo fd a y - a h e a dm a r k e te l e c t i c i t yp r i c 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 ；e l e c t i c i t yp r i c ef o r e c a s t ；r i s km a n a g e m e n t ；c o n t r a c t d i s t r i b u t i o n h 符号说明 符号说明 子区域a 的报价段集合 机组售电报价段集合 子区域a 的第i 段报价 机组g 的第段报价 子区域d 的第i 段成交电量 机组g 的第段成交电量 子区域a 的第f 报价段的段电量 机组g 的第，报价段的段电量 第i 天第j 个时段的实际电价 第i 天第j 个时段的实际电量 采用月度和日前两种购电渠道电价的方差 采用其两种电价的协方差 风险偏好系数 置信系数 发电公司j 的( t + 1 ) 交易日由上一次滚动得到的合同电量 发电公司j 的( 什1 ) 交易日由本次次滚动得到的合同电量 发电公司j 的t 交易日的计划合同电量减去当日实发电量得到的差值 j 机组单位年度合同交易量电价 单位月度竞价高峰交易量电价 单位月度竞价低谷交易量电价 交易日的系统边际电价 分解到第i 交易时段j 机组的年度合同交易电量 v 慨吼一 一一 一一 一 所 绣 毛 露4 a 矿世 东南大学硕士学位论文 p 埘，j ，j 只f p ， x 圳 f 只， o 。，( 乞，) x j i q _ ，( ) q 。，( 乞工，) q 细 纺砌 鳊，却 弓， q | j 蛔 p j ，l l l l n p 昂。 p c ，j ，l p j ，m p j ，m “ 心j p 啦 e d 。积 分解到第i 交易时段j 机组的月度竞价交易电量 第i 交易时段j 机组日前交易电量 日前市场的负荷预测误差 机组i 在j 时段的开停机变量，1 表示开机，0 表示停机。 电网公司在日前市场中的总购电费用 i 时段的竞价空间 在i 时段竞价空间为乞，时的边际电价 机组j 在时段i 的开停机变量，l 表示开机，0 表示停机 机组j 在时段i 的预测报价曲线 机组j 在i 时段获得竞价上网出力为易，时对应的报价 交易日总竞价空间 交易日总合同交易电量目标 交易日预测总负荷 i 时段所有机组的合同交易电量出力之和 交易日机组j 需要完成的合同交易电量目标 机组j 在i 时段的出力下限 i 时段安排给机组j 的合同交易电量出力 i 时段的预测负荷。 机组j 在i 时段获得的竞价上网出力 机组j 在i 时段的出力下限 机组j 在i 时段的出力上限 机组j 在一个时间段内的降出力速度 机组j 在一个时间段内的生出力速度 v t 符号说明 r j ，j ，o r 乃 f d 乃，m i n 册 巧，m i n 够 如， 如， 另 弓一 i 时段机组j 的持续开机时间 i 时段机组j 的持续停机时间 机组的最小开机持续时间 机组的最小停机持续时间 系统的正备用率 系统的负备用率 i 时段支路l 的有功潮流功率 对应的限值 v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 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，也不包含为获得东南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： 猫日期：趔心夕 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：鍪趣导师签名 日期： 型 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 多年以来由于电力的特殊性质，世界各国的电力行业都是传统的垄断性行业，无一例外地实行 发、输、配、售垂直一体化的垄断型结构。随着现代科技和经济理论的发展，自2 0 世纪8 0 年代末 以来，电力行业改革的浪潮席卷全球。电力改革的重点是建立竞争性的电力市场，打破传统的垂直 一体化的行业垄断组织结构，引入竞争机制。电力改革的目标在于提高电力生产效率，降低电价， 优化资源配置，达到社会效益最优。国际上已经有数十个电力市场处于运行之中。智利、阿根廷、 英国、美国、澳大利亚等国的电力市场改革给其电力工业带来了活力，并激励了世界上其他各国的 市场化发展过程。尽管有美国加州电力市场失败的教训，但更多的是成功的经验f l 】。 放松管制、引入竞争、实现电力工业市场化是不可逆转的历史趋势，也是电力工业发展进程中 的一次深刻的革命。我国的电力改革在世界改革大潮的推动下也正在逐步深化。2 0 0 2 年初国务院颁 发的关于电力体制改革方案的文件，拉开了新一轮电力改革的序幕。该轮电力工业改革的主要 内容是在发电环节引入竞争机制，文件提出要在“十五”期间实行厂网分开、竞价上网，“初步建立 竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价机制”。2 0 0 2 年1 2 月2 9 日，中国电力工业进行了重组， 新成立了1 l 家电力公司，包括：国家电网公司、中国南方电网有限公司，中国华能集团公司、中国 大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司等五家发电公司， 以及中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国 葛洲坝集团公司等四家辅业公司。n 家电力公司的成立实现了厂网分开，引入了竞争机制，这是我 国电力工业改革的重大成果。其后三年多时间，以东北、华东、华北、华中、西北、南方为代表的 电网公司均进行了不同程度的电力系统市场化改革的试点，总结了国外电力市场的经验和教训，探 索了不同的电力市场结构与运行机制，为我国电力市场的积累了许多宝贵经验。 1 2 问题的提出 区域电力市场建设是我国当前电力工业改革的重点，在我国的东北、华东和南方等三个区域电 网内，已经不同程度的开展了区域电力市场建设。 华东电力市场是我国数个试点电力市场中机制相对完善、运行规则相对完备、软硬件基础相对 较好的一个电力市场。目前根据国家电监会已制定颁布的华东电力市场运营规则，于2 0 0 6 年4 月完成了华东电力市场调电试运行阶段工作，华东电力市场的正式运行即将启动。 华东电力市场建设从建立公平、有序的电力市场出发，结合华东区域的实际，借鉴国外电力市 场建设的成功经验，采用全部电量参与竞争、部分电量按竞价结果结算的模式，容集中竞价交易和 双边交易于一体，通过日前竞价方式和节点电价定价机制，形成体现市场主体意愿、反映网络损耗 及阻塞的市场出清结果。 华东电力市场的市场结构模式如图1 1 所示： 东南大学硕士学位论文 图1 1 华东电力市场的市场结构模式 根据华东电力市场运营规则，省级电力公司作为独立于本省各发电企业的电网经营企业，一 方面要直接参与市场电能量的竞争，另一方面还需在本省范围内做好系统调度与运行工作，维护本 省电力系统安全、稳定的运行。 在这样一个新的市场环境下，省级电力公司根据华东电力市场运营规则，在确保电网安全、 稳定运行的前提下，如何综合考虑各种市场因素，合理制定公司在区域电力市场中的运营策略，对 于提高公司的经营效率和经济效益均有重要意义1 5 引。 论文将以华东区域电力市场为例，具体研究在区域电力市场环境下，省级电力公司的参与区域 电力市场交易竞争的若干调度策略，这对于省级电力公司如何参与区域电力市场竞争具有特别的理 论与实践的指导意义。 ( 1 ) 有助于公司转变传统观念，增强市场应变能力。 ( 2 )有助于公司充分利用市场规则，提高自身经济效益。 ( 3 )有助于公司在电力市场运营规则下，合理安排发电计划，优化调度，确保电力系统安全、 稳定运行。 月度市场是唯一需要申报购买电价和电量的市场。各个市场中竞价电量的分配以及报价直接影 响到电力公司的收益和市场的稳定。一个策略性，合理的报价策略必定可以在月度市场竞价中获得 对省公司有利的电量和月度出清电价，从而影响省公司购电成本。同时，月度市场电价是省公司制 定报价策略时重要的参考数据，是省公司月度市场调度策略的重要组成部分之一。因此，如何预测 月度市场电价，如何在月度市场中合理制定报价策略，购得电量，是在月度市场竞价中省级电力公 司需要面对的重要问题。 为了与日前市场相协调，在竞价之前作为单一买家和市场运营主体的省级电力公司需要事先把 各电厂的合同交易电量( 包括年度合同电量和月度竞价所得电量) 公平，经济的分配到每日，再通 过日发电计划的安排将合同交易电量落实到各时段，分配给电厂所属各机组，从而形成各电厂所属 机组的合同交易电量出力计划，以便于各电厂报价。各电厂根据其被安排的各时段合同交易电量出 力计划和次日日前市场各时段的竞价空间，在考虑自己成本及策略的基础上，对未安排完成合同交 易电量的竞价机组，和虽然安排了完成合同交易电量但没有满发的竞价机组进行报价。最后，省级 电力公司根据各电厂的报价数据，以日前市场购电费用最小为目标进行优化购电【5 引。 1 3 国内外研究现状 本文的研究主要是建立在月度市场电价预测和购电报价策略的研究，以及合同电量的分解与日 发电计划研究的基础上。 2 第一章绪论 1 3 1 月度市场电价预测及购电报价策略的研究现状 月度市场电价是省公司制定报价策略时重要的参考数据，是省公司月度市场调度策略的重要组 成部分之一。现阶段电价预测主要是借鉴电力负荷预测的基本思想。 文献 1 6 】以美国加州，p j m 和中国浙江电力市场的实际交易电价数据进行了验证：只有在电力供 求关系很宽松的情况下，电价才近似呈正态分布：而在供求紧张的情况下，电价分布明显偏离正态 分布，且具有严重的右偏峰特征；实际电力市场在供求紧张时还表现出窄峰特征。 文献 1 7 1 研究了与华东电力市场相似的美国p m 市场，基于美国p j m 日前市场的实际数据得出结 论：首先，p j m 日前市场的年电价服从对数正态分布；其次，以负荷水平高低将电价进行分类，在中 高等负荷时段，电价服从对数正态分布，而低负荷时段电价服从正态分布；最后，在不同负荷的情 形下，负荷与其对应的电价的均值，标准差之间存在着一种近似的线形关系。 文献 1 8 1 结合1 9 9 7 年以来的相关文献对短期电价预测进行了综述。在分析电价基本特点和电价 影响因素的基础上，重点对时间序列法和神经网络法这2 种常用的电价预测方法进行了评述，探讨 了各方法可能的进一步研究方向。最后对电价影响因素选择，数据预处理和电价预测工具的选择这 3 个电价预测中的重要问题进行了讨论，并对短期电价预测的研究工作提出了一些建议。 文献 1 9 】引入了一个衡量市场力的新指标发电容量必须运行率( m r r ) ，从而充分考虑了 市场力对电价的影响，提高了电价预测的精度，特别是增强了短期预测模型对最高限价的预测能力。 对m r r 指标进行了简单的介绍，并针对电价预测的不同特点，对预测模型和预测变量的选择进行 了探讨，提出了自己的观点。基于浙江电力市场实际运营数据的初步预测结果表明，所建预测模型 是适用的，选择的预测输入变量是恰当的，电价预测精度能够满足电力市场实际运营的需要。 月度市场是唯一需要申报购买电价和电量的市场。一个策略性，合理的报价策略必定可以在月 度市场竞价中获得对省公司有利的电量和月度出清电价，从而影响省公司购电成本。同时，月度市 场电价是省公司制定报价策略时重要的参考数据，是省公司月度市场调度策略的重要组成部分之一。 现阶段关于购电策略的研究以基于风险管理的方法最为普遍。 文献 2 0 】以华东区域电力市场为工程背景提出了一个电力公司报价辅助决策系统的整体技术方 案，围绕系统功能、设计思想和软件构架进行了论述。通过分析当前市场环境，对现有研究进行了 比较，提出了比较实用的核心算法，对各应用局限提出了相应的解决方案。对市场试运行阶段需求 多变等问题，提出了系统与m a t l a b t 具箱整合等方案。 文献 2 1 】借鉴金融界广泛采用的风险管理方法，针对现有的电力市场中各种交易途径及相应的风 险，提出了一个用于发电公司电力交易的分层的风险管理框架。该框架包括目标及条件确认，风险 控制和风险评估3 个方面。 文献 2 2 】基于投资组合理论，对电力公司考虑风险的月度购电策略进行了研究。首先对3 种风 险计量指标的购电决策模型从实际应用角度进行了分析，其中基于半方差的购电模型为首次提出； 其次针对购电侧分段报价规则，提出了利用分段降低风险的月度分段报价模型：最后结合实际数据 对各种模型进行了实证分析。 文献 2 3 】借鉴金融领域风险管理的理论，以条件风险价值( c v a r ) 为风险计量指标，综合考虑风险 和期望收益率，建立了新的发电商均值一c v a r 投标组合优化模型。应用该模型，对发电商在年度合 约市场，月度合约市场，日前市场和实时市场4 个市场总电量的分配比例和有效前沿进行了计算。计 算结果表明，所提出的模型能较真实的反映发电商所面临的市场风险的本质特征，可使发电商在保 证一定期望收益率的前提下承担最小的c v a r 风险，从而为发电商的投标决策与风险评估提供了新的 3 东南大学硕士学位论文 思路。 文献【2 4 】文中针对发电公司对报价策略相应的风险进行分析和评估这一问题进行了研究，构造了 在联营体运行模式的电力市场环境下发电公司计及风险的最优报价策略模型框架，并提出了两种求 解方法。最后，以有6 个发电公司参与的电力市场为例说明了所提出方法的基本特征。 文献 2 5 】针对浙江电力市场所采用的分段报价规则，初步探讨了发电公司的竞价策略， 构造了 数学模型。采用正态分布函数描述竞争对手的投标行为，将最优竞价策略描述为随机优化问题，并 应用蒙特卡罗方法求解。最后，用算例对所提出的方法加以说明。 1 3 2 合同电量分解与日发电计划的研究现状 合同电量分解指将年度合同电量，月度竞价电量分解到每日，这方面的研究比较少。相关文献 主要是研究合同电量和竞价电量在日前的分解方式，对日发电计划的研究比较成熟。 文献 3 3 1 描述了完整的电力市场竞价模型。提出了全网统一边际成本结算时竞价原理是等报价 准则，按发电机组实际报价结算时竞价原理是发电成本等微增率准则。指出了经典经济调度程序可 直接用于电力市场竞价。 文献 5 0 l 对电力市场中考虑机组启停约束的购电策略进行了研究，并建立了相应的数学模型， 提出了机组报价对电网总购电费用灵敏度的概念，以及考虑机组启停约束的购电算法，得出的结论 对制定发电计划有一定的指导意义。 文献【5 1 】中建立了在交易目的9 6 个交易时段经济分配日合同交易量和竞价交易量的数学模型， 并应用线性规划法对该模型进行求解；文中给出的协调上网机组在各交易时段的合同交易量和竞价 交易量的具体办法，在一定程度上限制了机组利用其特性约束条件进行投机报价；根据机组合同 交易量的完成情况，滚动修正其下一交易日的日合同交易量，并给出表征机组上网紧迫程度的指 标。 文献 5 2 1 q u 建立了预测交易日的4 8 个交易时段经济分配日合约交易量和竞价交易量的数学模 型，并用线性规划和逐步淘汰相结合的方法对该模型进行求解。 文献 5 3 】文中提出了一种基于线性规划的两部式五阶段交易计划实用算法。该算法已应用于黑 龙江省电力市场并取得了良好效果。 文献 5 4 】出了一种快速、有效地处理竞价电量约束的日计划编制的理论和方法，并通过实例验 证了理论的正确性、处理方法的实用性。 文献 5 5 1 建立了以日前市场中的购电费用最低为目标函数的优化制定机组合同交易电量日出力 计划的数学模型，在其目标函数中把市场各时段边际价格描述成为该时段竟价空间的函数，因此体 现了竞价空间对边际价格的影响，从而保证了求解结果的合理性和最优性。 1 4 本文主要工作 区域电力市场建设是我国当前电力工业改革的重点，华东作为区域市场的试点正向实际运营和 市场类型的多样性迈进，而改革初期的实践将遇到很多问题。本文针对解决区域电力市场环境下， 省级电力公司在月度市场和日前市场中的调度策略问题着重做了以下工作： 1 月度市场和日前市场运营流程的说明 华东电力市场主要由月度市场和日前市场组成。本文简要的介绍了月度市场和日前市场的特点。 4 第一章绪论 通过算例说明了华东市场中月度市场和日前市场的竞价规则，流程。并通过分析前面算例，初步分 析提出了省级电力公司在月度市场和日前市场中的调度策略。 2 月度市场电价预测的研究 月度市场电价预测是研究月度市场报价策略时首先要解决的问题，是进行进一步研究的基础。 本文简要的介绍了电价预测的特点和分类，短期电价预测以及中长期电价预测，通过对比最后选择 了回归分析方法进行月度市场电价预测，通过算例说明了方法的可行性。 3 月度市场购电报价策略研究 月度市场是省级电力公司在区域电力市场中唯一需要参与报价的市场。本文简要的介绍了风险 管理及风险管理框架的理论知识，基于风险管理框架给出月度购电决策模型，建立风险评估模型， 给出月度市场分段报价方法，最后通过算例说明整个分段报价策略的流程：运用均值方差的风险评 估模型给出了算例的电量分配策略和月度市场的分段报价策略。 4 合同电量分解算法研究 本文简要介绍了电力市场中的双边合同，以及华东电力市场规则中的合同种类；从合同分解流 程，合同分解原则，影响合同电量分解的因素，合同管理系统的实现以及应用效果几个方面介绍了 合同交易电量分解到日的方法。 5 日发电计划的研究 合同电量的最后要通过日计划的实时调度来实现。本文介绍了日发电计划的改进模型，克服了 原有模型日前市场是常数的缺陷。通过算例分析说明改进模型可以降低省电力公司购电费用，抑制 日前市场边际价格的波动。 基于上述的主要内容，本文的结构安排如下： 第一章介绍了本文的研究背景、意义，相关问题的研究现状和存在的问题，以及本文的主要工 作。 第二章以华东电力市场为例，对区域电力市场中月度市场和日前市场的运营流程，市场竞价特 点，竞价交易流程和竞价数学模型进行了详细介绍，和运营流程进行了较详细的介绍，并通过算例 进行说明。 第三章介绍电价预测的理论和方法，给出了月度市场电价预测模型，并通过算例证明了模型的 实用性。介绍了风险管理及风险管理框架的理论，最后运用均值方差的风险评估模型给出了算例的 电量分配策略和月度市场的分段报价策略。 第四章介绍电力市场合同的概念，从合同分解流程，合同分解原则，影响合同电量分解的因素， 合同管理系统的实现以及应用效果几个方面介绍了合同交易电量分解到日的方法：介绍了原有的日 发电计划模型及不足，并给出了改进后的日发电计划模型，通过算例说明了模型的实用性。 第五章对本文研究的内容进行了总结，并对省级电力公司的月度市场调度策略和日前市场调度 策略的后续工作进行了展望。 5 第二章区域电力市场中月度市场与日前市场流程分析 第二章区域电力市场中月度市场与日前市场 流程分析 2 1 引言 区域电力市场建设是我国当前电力工业改革的重点，在我国的东北、华东和南方等三个区域电 网内，已经不同程度的开展了区域电力市场建设。 华东区域电力市场与2 0 0 4 年5 月1 8 日开始模拟运行，范围包括四省一市( 江苏、浙江、安徽、 福建、上海) ，各省( 市) 的电力公司作为买方，1 7 1 个机组作为卖方，在统一的平台上开展竞价。 电监会出台了有关竞价和交易规则1 4 ，5 j 作为电力市场运营的基础。 本章将结合华东电力市场运营有关规则，通过算例模拟区域电力市场中的月度市场以及日前市 场竞价过程，并将对交易过程中产生的调度问题的省级电力公司的处理方案进行初步探讨。 2 2月度市场流程分析 2 2 1 市场竞价特点 华东月度竞价交易市场由华东电力调度交易中心组织运作，所有下一月未安排计划检修的a 类 机组均须参加华东月度竞价交易市场，省( 市) 电力公司可以从月度竞价交易市场采购下一月度的 电能，a 类发电企业可以在月度竞价交易市场出售下一月度的部分电能p j 。 华东电力市场月度竞价具有以下特点： 1 月度竞价采用双向报价机制，各发电厂以机组为单位向华东电力调度交易中心提交售电报 价，华东四省一市电力公司作为买方向华东电力调度交易中心提交购电报价。 2 月度竞价按电量进行竟价，每台机组报1 段电价以及相对应的1 段电量，表示如果市场价 格高于其报价，则愿意出售所申报的电量；每个省( 市) 购电方报4 段电价以及相对应的 4 段电量，电价单调递减，表示如果市场价格低于其报价，则愿意购买申报的电量。 3 月度竞价分峰，谷两类电量分别竞价。 4 售电报价按网损因子折算参加市场出清。 5 月度竞价市场出清以追求社会福利最大化为目标；采用优化算法出清市场。 6 月度竞价市场出清过程考虑各省( 市) 的最大允许送出电量和最大允许受进电量约束。 2 2 2 竞价交易流程 1 每月中旬第三个工作日1 7 ：0 0 之前：省( 市) 电力公司通过较以往战火华东电力调度交易 中心认可的其他方式，按交易网站规定的格式，向华东电力调度交易中心申报有关年度发电合同分 月计划，次月高峰时段己安排最大出力，次月低谷时段已安排最大出力p j 。 2 每月中旬第四个工作日1 7 ：0 0 之前：华东电力调度交易中心确定省( 市) 联络线月度竞价 交易预测可用交换电量限额，并公布竞价机组次月的售电申报电量上限，年度发电合同分月上网电 量，省( 市) 电力公司次月的购电申报上限。 3 每月中旬第五个工作日8 ：0 0 开始，至每月2 0 日1 7 ：0 0 截至，各市场主体报价。 6 东南大学硕士学位论文 4 每月下旬第一个工作日1 7 ：0 0 之前，市场出清结果公布。 5 每月下旬第二个工作日，华东电力调度交易中心召开月度计划平衡会，并进行市场出清简要 分析。 2 2 3 竞价数学模型 根据上节所述竞价交易理论，月度市场竞价模型可作如下建立，为更好地体现市场交易过程， 这里暂不考虑区域间电量交易约束和网损因素1 5 7 1 。 1 目标函数 市场交易的目标为社会福利最大化，即实现社会最大效益。这里把购电报价作为负荷方的消耗 电能的收益指标，则购电段报价与相对应的中标电量的积为用电产生的效益：售电报价作为机组发 电成本的指标，则售电段报价与相对应的中标电的积为电能的成本；消费效益、供应成本之差则为 社会效益，目标可表达为： 慨( a r e a p r i c e 。j a r e a b i d 。，f a e a i e a b n a 一g e n p r i c e g g e n b i d g ( 2 一1 ) g e gj e g b n s + a r e a b i d 。，。) a ai e a b n d 这里把整个区域分为几个子区域，每个子区域电力公司作为购电方，在华东市场中即为四省一市的 电力公司。式中，么为子区域报价集合；a 为子区域编号，g 为竞价机组的集合：g 为机组编号；a b n 口 为子区域a 的报价段集合；f 为子区域购电报价段编号；g b n g 为机组售电报价段集合；，为机组售电 报价段编号；a r e a p r i c e o ，f 为子区域口的第f 段报价；g e n p r i c e g 为机组g 的第段报价；a r e a b i d o ，f 为子区域a 的第i 段成交电量；g e n b i d g ，为机组g 的第歹段成交电量：后两者是所求变量。以下符 号含义相同。 目标函数第一项为购电方的总收益，第二项为售电方的总成本，这两项之差即为社会效益。因 考虑到最后成交的交易存在购电报价和售电报价相同情况，这样则在相同的社会效益下存在多个成 交量的情况，为保证交易成交量最大，在此报价形式下不难得到，添加第三项购电总成交量可达到 成交量最大化的目的( 由下面交易平衡约束而得) 。 2 交易电量平衡约束 电能交易的特点决定竞价成交的总的购电量应等于总的售电量，才能保证电网的运行，表达式 为： a r e a b i d o 厂g e n b i d g ，= 0 ( 2 2 ) a e ai e a b n a g e g j e g b n g 即两个优化变量之和相等。 3 。发、购电报价段电量成交约束 发、购电报价段的成交电量不应超过此报价段的段电量，当然变量应大于零，如下表达式为： 0 a r e a b i d 。，f a r e a b i d m a xj ( 2 - 3 ) 0 g e n b i d g ，g e n b i d m a x o ，f ( 2 - 4 ) 7 第二章区域电力市场中月度市场与日前市场流程分析 式中，a r e a b i d m a x 。i 为子区域盘的第f 报价段的段电量；g e n b i d m a x o ，f 为机组g 的第，报价段的 段电量。 上面建立的数学模型是典型的线性规划问题，由于此线性规划问题必有解，同时由于所有优化 变量都有上下界，因此该问题必有最优解。该模型由于未考虑高峰、低谷交易的偶合问题，因此适 用于峰、谷分别出清，但也容易扩展为峰、谷统一出清模型，进行联合优化。 2 2 4 算例分析 通过一个简单的算例说明华东市场月度竞价市场的竞价流程： 算例假定2 个省( 市) 作为买方，6 台竟价机组作为卖方参加月度竞价，6 台机组中，机组l ， 2 ，3 位于a 省( 市) ，机组4 ，5 ，6 位于b 省( 市) 。省市间最大允许受进送出电量为3 0 亿度。此 外，假设所有买方和卖方的网损因子都为1 。基本结构如图2 1 所示： 单位：亿度 3 0 1 0 9 5 04 0 2 0 3心 f f t 2 0 、厂、 心 弋二 1 0 n b 省u 1 51 5 a 省 图2 1 月度市场基本结构 机组报价数据及市场出清结果见表2 1 ，购电报价数据及市场出清结果见表2 2 。 表2 1 机组报价数据及市场出清结果 机组所在省市报价段电价报价段电量无约束成交量有约束成交量成 ( y r _ , k w h )成交价交价 ( 1 0 3 k w h ) ( 1 0 8k w h 元；)( 1 0 8 l 【w h 元) 10 4 01 01 0 0 4 01 0 0 4 0 2 a 省 0 4 52 000 30 4 7 1 0o0 40 3 0 3 0 3 0 0 4 02 0 o 3 5 5 b 省 0 2 52 02 0 0 4 02 0 0 3 5 6 0 3 52 02 0 0 4 02 0 0 3 5 表2 2 购电报价数据及市场出清结果 购电省市报价段号报价段电价 报价段电量无约束成交量有约束成交量成 ( 元瓜w h )成交价交价 ( 1 0 8 k w h ) ( 1 0 8 k w h 元) ( 1 0 8 k w h 元) 8 东南大学硕士学位论文 10 4 73 0 a 省 5 0 0 4 010 o 4 0 + 3 0 0 3 5 20 4 52 0 10 4 52 0 b 省 3 0 0 4 03 0 0 3 5 2o 4 42 0 表2 1 和表2 2 中无约束成交量成交价是指不考虑省市间最大允许受进送出电量时的市场出清 结果。由具体数据可知：无约束市场成交结果完全按报价排序，按发电从低到高，购电从高到低的 顺序依次中标。 按照无约束成交结果，a 省( 市) 的中标发电量为1 0 亿度，而中标购电量为5 0 亿度，因此a 省( 市) 的净受进电量为4 0 亿度。 最后的无约束出清结果如图2 2 所示： 单位：亿度 3 0 1 0 5 0 3 0 q 0 3心p ff t 2 0 勰厂飞 彬 烈 弋二 vv b 省u a 省 成交价：o 4 元度 图2 2 月度市场无约束出清结果 由于联络线传输容量约束，a 省最大允许受进电量限制为3 0 亿度，则成交结果如表2 1 和表 2 2 的“有约束成交量成交价”所示。a 省( 市) 中标发电保持l o 亿度不变，而中标购电量从5 0 亿度减少为4 0 亿度：同时，b 省( 市) 中标发电量由7 0 亿度减为6 0 亿度，成交价也由o 4 0 元度 降低为0 3 5 元度。 有约束出清结果如图2 3 所示： 单位：亿度 3 0 l o l0 4 0 ：y r _ j 变 9 0 4 03 0 t ll 2 0 锣 厂1 0 加 ll 弋二 2 0 俞l 儡 u b 省弋二 a 省 g 4 g 5 g 6 成交价：o 3 5 元度 图2 3 月度市场有约束出清结果 9 第二章区域电力市场中月度市场与日前市场流程分析 2 3 日前市场流程分析 2 3 1日前市场特点 区域电力市场的日前市场同样采用p o o l 模式，每个市场参与者( 机组和购电方) 提前一天提交 次日每小时( 或每半小时等) 的报价，市场调度交易中心作为一个负责安全调度和市场交易两方面 的机构根据双方报价，按照一定的市场目标，确定各参与者的中标量，安排次日的发电、用电以及 调度计划，同时必须保证系统运行的安全稳定性。 在日前市场中，竞价机组需要上报的数据包括机组的基本技术数据和竟价数据，技术数据包括： 机组的最大、最小出力，各交易时段的爬坡速率，是否参与a g c 调节和备用服务等；竞价数据为： 各时段的机组出力报价，调整出力报价等。购电方需要上报的数据为：各时段的购电报价。 华东电力市场日前市场特点可归结如下1 4 ： 1 日前竞价要求各发电厂以机组为单位全电量统一报价，华东四省一市作为买方向华东电力 调度中心提交负荷量。 2 华东电力调度中心以执行日每一交易时段的全网购电成本最小化为目标函数，通过带安全 约束的优化计算出清市场，获得日前竞价交易的发电计划和节电电价。 3 通过日前市场竞价，完全依靠市场机制形成机组在次日的日计划发电曲线。 4 竞价失败机组的合同电量由竞价成功机组带发，发电权自动转让。 5 机组所发电量按照年度发电合同，月度竞价交易电量和日前竞价电量分别结算。 2 3 2 算例分析 下面仍然通过介绍月度市场规则所用的算例说明日前竞价市场规则。 算例假定2 个省( 市) 作为买方，6 台竞价机组作为卖方参加日前竟价，6 台机组中，机组l ， 2 ，3 位于a 省( 市) ，机组4 ，5 ，6 位于b 省( 市) 。此外，假设所有买方和卖方的网损因子都为l 。 基本结构如图2 - 4 所示： 单位：m w 3 0 0 1 0 0 5 0 04 0 0 t 2 0 02 0 0 j 、层、 一 二二 1i u u m w ，4 u u i 1 0 0 ：y r _ m w h i | |2 0 0 s 、 、匐 u b 省弋二 a 省 纛统l 习 图2 - 4 日前市场基本结构 合同信息见表2 3 ，报价信息见表2 - 4 。 1 0 东南大学硕士学位论文 表2 3 合同信息 省市 机组电力( m w )电价( 元m ) 11 0 04 0 0 a 省 21 5 04 0 0 31 0 04 0 0 4 2 0 03 0 0 b 省 51 0 03 0 0 61 0 0 3 0 0 a 省购b 省 1 0 0 4 0 0 表2 4 报价信息 省市机组容量( m w )报价( 元m w h )负荷( m w ) 11 0 04 0 0 a 省22 0 04 5 05 0 0 31 0 05 0 0 43 0 03 0 0 b 省52 0 02 5 0 4 0 0 62 0 03 5 0 a 省购b 省 1 0 04 0 0 合同中包括省( 市) 与本省机组间签订的年度基数合同以及省( 市) 之间签订的双边合同。月 度市场成交电量在此没有考虑。因为原理是一样的，把月度电量考虑进去只是增大了计算量。此算 例为了说明合同信息对日前竟价以及结算的影响，因此把此合同信息看作考虑了年度合同和月度竞 价电量的当量合同也未尝不可，这样也更能体现出其考虑的全面性。 不考虑安全约束的情况下，按照机组报价从低到高的顺序排列，如表2 5 所示： 表2 5 不考虑安全约束机组报价信息 机组容量( m w )报价( 元m 、h )负荷( m w ) g 52 0 02 5 0 g 43 0 03 0 0 g 62 0 0 3 5 0 9 0 0 g 1 1 0 0 4 0 0 g 22 0 04 5 0 g 31 0 05 0 0 通过计算可得市场成交电价为4 5 0 元。 无约束计算结果如表2 - 6 ，图2 5 所示，无约束结算信息如表2 7 所示。 表2 - 6 日前市场无约束计算结果 成交量( m w ) 机组 11 0 0 21 0 0 30 43 0 0 第二章区域电力市场中月度市场与日前市场流程分析 52 0 0 62 0 0 a5 0 0 省市 b4 0 0 a 省购b 省 3 0 0 单位：m w l o o 3 0 0 p 5 0 04 0 0 乞 2 0 0 、l 反、 弋 一 二 聊 | l 。 2 0 0 y 司 v b 省 a 省 图2 5 日前市场无约束计算结果 表2 7 日前市场无约束结算信息( 单位：m w ，元m w h ，元) 合同市场 省市机组电力电价电费中标电力电价电费 11 0 04 0 04 0 0 0 01 0 000 a 省 2 1 5 0 4 0 06 0 0 0 01 0 0 5 02 2 5 0 0 31 0 04 0 04 0 0 0 0o1 0 04 5 0 0 0 42 0 03 0 06 0 0 0 03 0 01 0 04 5 0 0 0 4 5 0 b 省 51 0 03 0 03 0 0 0 02 0 01 0 04 5 0 0 0 61 0 03 0 03 0 0 0 02 0 01 0 04 5 0 0 0 a 省购 b 省 1 0 04 0 04 0 0 0 03 0 02 0 09 0 0 0 0 表中出现的电价负值表示中标电量小于机组合同电量，而机组需要完成合同电量，因此需要以 市场价从市场购买所缺的电量，由其他机组代发。 由于联络线传输容量约束，a 省最大允许受进电力限制为1 5 0 m w ，则考虑安全约束的结算结 果如表2 8 ，图2 - 6 所示。 表2 8 有约束结算信息( 单位：i w w ，元m w h ，元) 合同市场 机 合计 省市电力电价电费 中标 电力 电价电费 组 l1 0 04 0 04 0 0 0 01 0 0oo4 0 0 0 0 a 省 21 5 04 0 06 0 0 0 02 0 05 05 0 02 5 0 0 08 5 31 0 0 4 0 0 4 0 0 0 05 0 5 0 2 5 0 0 01 5 0 0 0 4 2 0 03 0 06 0 0 0 03 0 01 0 0 3 5 0 0 09 5 0 0 0 b 省51 0 03 0 03 0 0 0 02 0 01 0 03 5 03 5 0 0 06 5 0 0 0 61 0 03 0 0 3 0 0 0 0 5 05 01 7 5 0 01 2 5 0 0 双边付 a 省 1 0 04 0 0 4 0 0 0 0 1 5 0 5 05 0 0 2 5 0 0 06 5 0 0 0 双边收b 省 1 0 04 0 04 0 0 0 01 5 05 03 5 01 7 5 0 05 7 5 0 0 1 2 东南大学硕士学位论文 单位：m w 3 0 0 1 0 0 5 0 04 0 0 q 2 0 0 3 1 5 0 t 2 0 0 层、 厂 反、 二二 旷 弋 5 0 移 b 省二 a 省 图2 - 6 日前市场有约束出清结果 2 4 省级电力公司调