电力市场备用服务研究

电力市场备用服务 内容提要 备用市场总体研究备用市场弹性备用模型西北区域电力市场实例研究 1备用市场总体研究 备用市场的重要性备用的分类备用的成本效益备用市场组织方式 组织电厂卖备用市场交易决策方法 系统购买国外备用市场概述 1 1备用市场的重要性 备用的必要性 发电机 线路故障 负荷波动等情况需要调度备用 传统电力工业中的备用 发电 输电和配电都属于同一个电力公司 目标是在满足安全运行的条件下使总成本最小 系统关注的焦点是电能 所有发电机服从系统的统一调度 其提供电能还是辅助服务完全由系统调度员根据需要确定 所有成本统一核算 由用户分摊 不存在单独核算备用成本和单独计费的问题 没有 也不需要对备用服务给以专门的处理 在电力市场环境下 厂网分开 各发电厂为独立经济实体 每个发电公司追求自身盈利最大化 发电机提供电能还是备用服务就与电能和备用服务的价格密切相关 备用服务本质上应该看作一种商品 其使用应给予一定的经济补偿 这时就要考虑其成本 效益 定价及从整个系统角度的优化问题 总之 备用服务不是新生事物 只是在电力市场环境下引起了新的问题 复杂性 备用辅助服务市场之间 备用辅助服务与电能市场之间需要协调组织 备用成本难以准确评估 调度时间和调度概率是随机的等原因 决定了备用研究是电力市场中一个具有较大挑战性的难点问题 1 2备用市场的分类 备用分类 备用成本容量成本电量成本机会成本备用效益可以用购买备用前后系统的EENS 电量不足期望值 变化来衡量 1 3备用成本效益 统一型是指辅助服务必须由调度员统一安排协调 在结算时根据各参与者对辅助服务命令执行的情况进行付费及奖惩 英格兰和威尔士的强制性辅助服务和新英格兰的替代备用 投标型指各供方分别对每一种辅助服务进行投标 购买时以总服务费用最小为目标 根据投标情况 排定优先顺序 安排备用服务计划 大多数国家如新西兰 澳大利亚等的电力市场都采取竞争投标的办法 双边合同型是指某一用户直接与供应者签订双边合同 而无需通过中间方得到他所需的备用服务 目前世界上还未出现完全非调控状态下的双边合同市场 1 4备用市场组织形式 1 5备用市场交易决策方法 A顺序交易决策法根据电量市场和各类备用市场重要程度的不同 按一定的先后次序对各类市场顺序进行单独交易决策 每个市场的交易决策都以该市场的购买费用最低为目标 通常各类市场的优先次序从高到低分别为 电能市场 AGC市场 旋转备用市场 非旋转备用市场 替代备用市场 联合交易决策法是将各类备用市场与电量市场的决策过程统一进行 以各市场的综合购买费用最低为目标 联合交易决策方式不仅实现了交易中心购买费用的最小化 而且在优化过程中加入了备用需求容量约束条件 在经济学中 该约束条件的拉格朗日乘子分别对应电量及各类备用的影子价格 B联合交易决策法 混合交易决策法是在处理各类备用市场与电量市场的交易决策时 将顺序交易决策法与联合交易决策法混合在一起的交易决策思路 该方法的思路 最先决策电量市场的交易结果 增加某备用市场 联合调度 然后冻结交易结果 然后再增加另外一种备用市场 联合调度 C混合交易决策法 备用市场交易决策方法评价 顺序交易决策法中市场顺序很难确定 导致市场之间的公平性不容易保障 但该方法较清晰透明 算法也较简单实用 较适合电力市场改革初期 联合交易决策法实现了购买费用的最小化 交易结果具有经济学意义 但交易算法较复杂 决策结果中各类商品的价格和成交量都不便于分析 也不容易监管 混合交易决策法是顺序交易决策法与联合交易决策法的折中选择 交易价格可以保证一定的透明度 不失为一种较好的选择 较适合成熟的电力市场 1 6国外备用市场概述 1加州市场加州电力市场中 备用包括旋转备用 非旋转备用 替代备用 在日前市场和小时前市场按小时购买的 备用投标在电能投标之后进行 市场按照 AGC 旋转备用 非旋转备用 替代备用的顺序进行投标选择 以优先满足技术要求较高的备用 报价低的投标优先被选择 最后接受的投标的价格形成该类型服务的市场结算价格 加州备用市场运作初期市场清结算价格不受制于价格上限 但后来由于市场力的存在使备用价格飞升 ISO不得不制定了备用价格上限 并采用了统一考虑所有备用服务的理性买家算法进行优化选择 备用分为快速备用 fastreserve 和常设备用 standingreserve 两种 系统的备用容量可以采用两种方法获得 签订长期合同和未列入电能调度计划的发电机 富裕 容量竞标 ASB在1月份对各报价做评估 并在2月份或3月份与选中的机组签订下一年度 本年4月1日至来年3月31日 的备用容量服务合同 合同量不少于3MW 发电机组长期合同的备用容量报价一般比实时运行中根据需求临时调用的备用容量报价便宜 其采用的长期合同方法对获得稳定有效的服务具有重要的作用 2英格兰和威尔士市场 3新英格兰拥有最复杂的备用市场新英格兰电力市场定义的辅助服务包括 旋转备用 非旋转备用 30分钟运行备用 替代备用 通过竞争在投标市场获得 同时进行电能和辅助服务的投标选择 安排发电计划和辅助服务计划 计划的目标就是优化电能 备用和AGC的投标安排 选择投标时 市场对所有的报价进行复杂的报价评估 报价评估对期望的成本排序 成本中包括机会成本 对自动发电控制 还包括在调度期间偏离报价曲线的罚款 这种同时优化选择电能和辅助服务的方法需要有良好的算法做支持 组织备用市场应解决的问题 按机组报价还是按电厂报价 组织形式采用统一型还是投标型 交易方式采用顺序交易还是联合交易 付费方式采用按报价付费还是统一出清价 2弹性备用模型 传统备用容量确定思路弹性备用思想弹性备用模型求解过程 2 1传统备用容量确定思路 国外 要求10分钟备用容量 包括旋转和非旋转备用 等于系统最严重事故停运容量 N 1 一般这个数据也就是最大在线机组的容量 然后按照固定比例的方法将该容量分配到各类备用 国内 根据章程 负荷备用容量不低于最大发电负荷的3 5 事故备用容量为最大发电负荷的10 左右 且不小于系统中一台最大机组的容量 2 2弹性备用思路 电能市场主要是在满足系统约束和机组约束条件下 满足给定负荷容量的需求 其电能需求容量是提前给定的 而备用容量约束是一个软约束 需要体现购买备用的主要目的 购买备用的主要目的是提高系统的可靠性 满足负荷的随机需求 尽量减少事故损失 因此 在备用市场中 就不仅仅只考虑购买备用的费用 还需要考虑到因为使用备用提高可靠性从而创造的效益 应采用成本效益分析来确定最优容量然后再出清的方式 这种方式下备用容量没有提前给定 而是根据系统可靠性状况和市场中备用报价信息动态确定 故称为弹性备用 2 2弹性备用模型 备用的社会效益为 其中 BR表示系统购买备用创造的效益 Cost表示系统购买备用创造的费用 按报价付费统一出清价 在备用容量为0的情况下开始增加备用容量时 如果增加备用的花费小于停电损失费用 这时增加备用容量是有益的 当备用容量增加的微增花费与社会效益下降的微增费用相等时 此时社会效益达到最大 如果继续增加或者减少容量 备用的社会效益都会减少 所以的绝对值越小 系统的可靠性与经济性结合越好 而满足 式的系统为可靠性和经济性结合最合理的系统 备用市场出清思路 2 310分钟备用出清数学模型 s t 2 4备用市场出清流程图 3西北区域电