基于供需双方可靠性竞标的辅助服务交易新机制

1、基于供需双方可靠性竞标的辅助服务交易新机制/. 基于供需双方可靠性竞标的辅助服务交易新机制 张保会，王立永 西安交通大学电气工程学院(710049) 摘 要：在竞争的电力市场中，各发电公司、电网公司和供电公司分属不同的经济实体，这导致在系统运行、规划和设计中对于系统安全可靠性因素的考虑与传统电力系统存在着巨大的区别。市场环境下的电力交易应由供需双方共同确定，基于这一原则，作者通过求取辅助服务所导致各节点供（用）电可靠性增加值及用户乐于为该可靠性增加值所支付的费用，在电网安全性供给方与电网安全性需求方（即辅助服务提供商与对电网安全性提出要求的用户）之间建立了一种等价关系，使得用

2、户对电网使用的安全可靠性和提供辅助服务之间具有了可比性。以此为基础，在电力系统运行中提出了一种基于供需双方竞标的辅助服务交易新机制。最后，以 IEEE 32 机 24 节点可靠性测试系统为例，检测了所提模型的合理性及算法的可行性。 关键词：电力系统 电力市场 可靠性 安全性 辅助服务 电网公司 发电公司 供电公司 1引言 为了保障电力系统运行的安全可靠性，独立调度员（ISO）或电网公司必须通过辅助服务市场获取相应的辅助服务。辅助服务的采购量一般根据相关的安全规程确定，而获取辅助服务的目标函数则定义为购买电能费用最小1、购买电能及备用总费用最小2、电能及备用市场盈利最大3或停电损失下降值与旋转备

3、用成本增加值相差最大4等。从这些交易规则中不难看出，辅助服务的真正消费方?相关电网用户并未在辅助服务的交易过程中发挥任何作用，这导致各电网用户不是根据自己的意愿而是根据全社会、ISO或电网公司（取决于辅助服务交易的目标函数）的意愿来决定其所使用电网的安全可靠性。但市场环境下的基本规则应该是：交易价格由交易双方（电网使用安全性的需求方与辅助服务的提供方）决定，而不应由ISO或电网公司等第三方决定，市场价格也应由交易双方的报价决定，而不应根据辅助服务成本或其他规定来决定，尽管成本是报价的重要因素之一。例如，市场的供需状况将在价格的决定中起着举足轻重的作用。 针对这一问题，立足于辅助服务的供需双方，

4、结合电力市场对电力系统可靠性的影响5,6及新环境下可能出现的安全可靠性方面的问题7,8，本文力图在市场各参与方对电网安全可靠性需求与市场各参与方所提供的辅助服务之间建立一种对应关系，形成一种新的竞标机制，尽可能地使系统运行的安全可靠性为各市场参与方所需要。 2电网用户供（用）电可靠性 基金项目：国家自然科学基金项目（50595413）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20020698027）。 - 1 -/. 可靠性的一般定义是：一个系统在规定条件下完成其规定功能的能力1。根据这一定义，电网用户供（用）电可靠性则是指电网向其用户不间断地提供满足一定质量要求的电能传输的

5、能力。电力系统在运行中可能受到各种扰动，为了保证系统运行的安全可靠性，在电力系统安全准则中提出了各种安全性校验措施（如 N?1校验、各种故障下的安全性校验等），电力系统的规划设计及运行均要在满足这些安全性校验措施的前提下进行。计及这些安全性校验措施的影响，电网用户供（用）电可靠性可以表示为 1 1 01kJK kjii kjk j iPp pP= =?= ? (1) 式中 pi为节点 i的供（用）电可靠性；k为第 k类安全性校验措施；K为所进行的安全性校验措施种类数；j 为某类安全性校验措施中的第 j 种情况；Jk 为第 k类安全性校验措施所包含的情况数；pkj 为第 k 类安全性校验措施中第

6、 j 种情况发生的概率；Pkji为第 k 类安全性校验措施中第 j种情况发生时导致的第 i节点供（用）电量的变化量；Pi0为正常潮流情况下第 i节点的供（用）电容量。 3用户需求信息对辅助服务购买的修正 由于电网用户构成的多样性，不同用户对电网安全可靠性的要求是不尽相同的，因此各电网用户为使用电网所乐意支付的价格也不尽相同，而辅助服务的购买情况决定着电网的可靠性，因此，在辅助服务的购买决策中要增加电网用户的需求信息。 任何辅助服务的调用都将作用于整个电网，而不是仅仅作用于某个节点。所以ISO或电网公司所购入的辅助服务不可能恰好满足各个用户对电网可靠性的要求。为了满足高可靠性要求用户的需求，电网

7、公司必须购入相对较多的辅助服务，而购买这些辅助服务将会导致对低可靠性要求用户而言相对过高的可靠性，但低可靠性要求用户并不乐意为此辅助服务的购买付费。因此，对可靠性要求较高的用户所投入资金的一部分利用效率为零，即使从社会效益的角度而言，该部分资金的利用率也是低下的，因此，这一现象的出现有可能导致竞标的投机性。 例如，对可靠性要求较低的用户有可能故意报出低于其实际需要的乐意为供电可靠性提高所支付的费用，而这并不会对其使用电网的可靠性的实际值产生影响，因为其相邻用户需要高可靠性。为了克服这一缺陷，ISO或电网公司在决定辅助服务购买时可以考虑将实际运行电网中高于用户要求值的可靠性部分所对应的供电量以切

8、负荷的形式作为辅助服务进行统一调度，这样既可以避免低可靠性要求用户的投机竞标行为，又有利于降低维持电网可靠性的运营成本。 低可靠性要求用户i所能提供的切负荷备用容量可表示为 0( )Li i i ioP p p P? = ? (2) 式中 PLi为低可靠性要求用户 所提供的切负荷备用容量；pi为运行中低可靠性要求用户i所实际使用电网的可靠性值；pi0为低可靠性要求用户i的要求的可靠性值；Pi0为正常运行情况下用户i的有功负荷值。 i由于存在低可靠性要求用户能提供的切负荷备用容量，使得ISO或电网公司可以降低维持电网可靠性所需的有功备用总量，其结果是可以从下列两个方面降低ISO或电网公司的有功备

9、用总支出： - 2 -/. （1）与所减少的有功备用量对应的支出费用降低值。 该部分费用由容量成本和电量成本构成，可表示为 1 2( )Li ri Lii If k P k p P= ? + ? (3) 式中 f 为因用户所要求的电网安全可靠性低于实际值而导致的有功备用量减少值所对应的有功备用支出降低值； I 为电网实际安全可靠性值高于要求值的用户的集合； 为有功备用的容量价格清算值； 为有功备用的电量价格清算值； 为1k2k rip LiP? 被调用的概率。 （2）因有功备用总需求降低所导致的清算价格降低所对应的支出费用降低值。 在电力市场中，为了鼓励诚实报价，往往采用清算

10、电价作为最终的统一支付电价，因此，ISO或电网公司为有功备用容量购买所支付的费用可表示为 1 2P r ri rii PRf k P k p P= + (4) 式中 Pf 为有功备用购买的总费用； rP 为有功备 用购买容量；PR为ISO或电网公司所接受的有功备用供应商的集合； riP 为第i个有功备用供应商所提供的有功备用量。 由于存在低可靠性要求用户所提供的切负荷备用容量，这使得ISO或电网公司可以降低为维持电网安全可靠性所需的有功备用总量，从而有可能导致有功备用的清算价格降低，并进而导致ISO或电网公司购买有功备用支出的降低。由于有功备用总需求降低（即所导致的清算价格的降低）所对应的支出

11、费用降低值可表示为 1 1 02 2 0( ) ( )( ) (ri rii PRri ri rii PRf k k P Pk k p P P = ? ? + ? ? )? (5) 式中 f 为因有功备用总需求降低所导致的清算价格降低所对应的支出费用降低值；为计及切负荷备用容量后的有功备用的容量价格清算值；1k 2k 为计及切负荷备用容量后的有功备用的电量价格清算值； 0riP 为不计切负荷备用容量时第i个有功备用供应商所提供的有功备用容量值； riP? 为计及切负荷备用容量后的第i个有功备用供应商所提供的有功备用容量的变化值； 为计及切负荷备用容量后的第 i个有功备用供应商被调用的概率。 r

12、ip从而，可得用户需求信息对ISO或电网公司的辅助服务购买总支出的修正值为 f f f = + (6) 4辅助服务交易新机制 4.1 概述 ISO或电网公司本身在辅助服务的交易过程中并不收取费用，但辅助服务的交易将会为ISO或电网公司带来经济上的利益，因为辅助服务交易的成功将会提高电网运行的可靠性， - 3 -/. 从而增加电网的输送电量，而作为中介机构的ISO或电网公司将可以从增加的输送电量中获取增加的交易（或输送）费用。 4.2 供需双方所提交的竞标数据 辅助服务供应方所提交的竞标数据应该包括辅助服务类型、数量及价格等信息，一般应以分段的形式给出。如辅助服务供应商j所提交

13、的竞标数据为 ,1,1 ,1,1 ,1,2 ,1,2,1, ,1, ,1, ,1,2,1 ,2,1 ,2,2 ,2,2,2, ,2, ,2, ,2,( , ), ( , ), , ( , ), , ( , );( , ), ( , ), , ( , ), , ( , ); (j j j jj i j i j n j nj j j jj i j i j n j nF FF FF FF FF LLLLLL, ,1 , ,1 , ,2 , ,2, , , , , , , , ,1 , ,1 , ,2 , ,2, , , , , , , , ), ( , ), , ( , ), , ( , ); (

14、, ), ( , ), , ( , ), , ( , )j k j k j k j kj k i j k i j k n j k nj m j m j m j mj m i j m i j m n j m nFF FF FF F LLLLLL (7) 式中 第 类辅助服务的第 个竞标数据段k i , , , ,( , )j k i j k iF 表示辅助服务供应商j愿意以, ,j k i 的价格出售数量为 , ,j k iF 的第k类辅助服务。 一般而言，辅助服务供应方所提供的任何辅助服务的调用将会作用于整个电网，而不是仅仅对某一个特殊的节点起作用。因此，辅助服务需求方将不可能提出需要从哪一个

15、或哪几个供应方手中购买哪几类辅助服务，其所提交的竞标数据应该是其所需要的供（用）电安全可靠性（满足一定质量的供、用电连续概率）及为相应的安全可靠性支付的价格，一般情况下，该竞标数据也应以分段的形式给出。需求方 所提交的竞标数据格式为 j,1 ,1 ,2 ,2 , , , ,( , ),( , ), ,( , ), ,( , )j j j j j i j i j n j np p p p L L (8) 其中 第i个竞标数据段 , ,( , )j i j ip 表示用户j愿意以 ,j i 的价格（指在正常电价以上的额外付费部分）购买满足一定质量的供电连续概率值为 ,j ip 的供电安全性。 4.

16、3 辅助服务的交易原则 ISO或电网公司通过对电网当前运行状态及所提交的竞标数据进行综合分析以确定各用户的成交情况，即确定各用户可能的电网使用安全可靠性及其付费、成交的辅助服务及其价格。问题的关键在于对两类竞标数据进行比较，但不同于电力交易所（PX）市场中的交易机理5，此处辅助服务供需双方所提交的数据并不具有直接的可比性，因此，必须在电网安全性供给方（即辅助服务提供商）与电网安全性需求方（即对电网安全性提出要求的电网用户）之间建立一种等价关系，以促成辅助服务买卖双方的交易。 分析由式(7)、(8)给出的辅助服务供需双方所提交的数据可见，供应方所提交的数据为各类辅助服务的数量及其价格，而需求方所

17、提交的数据为其对电网供（用）电可靠性的要求 - 4 -/. 及其乐意支付的价格。因此，只有将供应方所提供的辅助服务转换为相应的电网供（用）电可靠性才能通过比较供需双方所提供的价格信息来确定交易结果。 根据式(1)可得辅助服务Fm（购买的新的辅助服务的类型和数量）所导致的节点i的供（用）电可靠性变化值为 001 1 0kJK kji kji Fi i F i kjk j iP Pp p p pP?= =? ? ? = ? = (9) 式中 为辅助服务Fm所导致的节点i供（用）电可靠性变化值，Fm表示所购买的第m个辅助服务的数量；ip?i Fp ? 表示购买辅助服务后节点 i的供

18、（用）电可靠性； 0ip 表示没有辅助服务时节点 的供（用）电可靠性；i 0kjiP? 表示没有辅助服务情况下第 类安全性校验措施中第j种情况发生时导致的第i节点供（用）电量的变化量；kkji FP ? 表示购买辅助服务情况下第k类安全性校验措施中第j种情况发生时导致的第i节点供（用）电量的变化量。 用户购买新的辅助服务Fm所需的费用由辅助服务的购买量及其价格所决定。假设在同一个报价段内的单位辅助服务购买价格相同，则有 1 1 0 112 2 1 21 0 12 1 2 21 0 12 1 2 3( , ) , ( , ) , , , , , ( 1,2, )m m m m mm m m m

19、mm m m mm m m m mm m m mm m m mk k F F Fm Mk k F F Fk F F Fk F F F m Mk F F Fk F F F m Mm M ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?=MMML (10) 式中 m 为辅助服务的购买价格； 为在购买Fm以前已经购买的第 个辅助服务的数量； 、 分别为第m个辅助服务第一个竞标数据段的容量价格和电量价格； 、0mF m1mk 1mk 2mk 2mk 分别为第m个辅助服务第二个竞标数据段的容量价格和电量价格；其余依此类推；M为所购买辅助服务的总个数； 1M

20、 为购买费用由容量价格和电量价格组成的辅助服务的集合； 2M 为购买费用仅由容量价格决定的辅助服务的集合； 3M 为购买费用仅由电量价格决定的辅助服务的集合。 通过竞标，最终由发电公司提供的辅助服务Fm的费用 1 ( ,m m mf F ) ? 可表示为 11 23( )( , ) m m m mm m m m mm m mF k k p m Mf F F k mF k p m M + ? ? = ? ? ?M (11) （ ） 1,2, ,m M= L - 5 -/. 由式(10)可知， m 是由 、mk mk 的函数，因此， 1mf 可以表示成 m 的函数。 式(11)中

21、辅助服务被调用的概率pm可由下式求得 1 1kJKm kjk jp x= = kjp (12) 式中 kjx 为布尔变量，当辅助服务在第k类安全性校验措施中的第j种情况下被调用时（只有在可以带来经济上的好处时，辅助服务才会被调用）， 1kjx = ；否则， 。 表示第k类安全性校验措施中的第j种情况发生的概率。 0kjx = kjp计及用户需求信息对ISO或电网公司的辅助服务购买总支出修正值的影响，可得ISO或电网公司在考虑公平原则下为购买辅助服务实际支出为 1 1m mf f = + fi (13) 不同于一般的商品交易，辅助服务供应商所提供的辅助服务Fm并非销售给某一个需求方，由于电网的作

22、用，Fm将导致多个节点供（用）电可靠性的变化，从而为Fm的付费也应由相应的多个辅助服务需求方共同支付。当根据式(9)所求出的各节点供（用）电可靠性变化量为 时，通过竞标，最终各辅助服务需求方乐意为该供（用）电可靠性变化量所支付的费用可表示为 ( 1,2, , )ip i I? = L21Im iif p = ? (14) 式中 2mf 为各辅助服务需求方乐意为Fm所导致的供（用）电可靠性变化量所支付的总费用； I 为网络节点数； i为第 个节点的辅助服务需求方通过供需竞标所乐意支付的节点i供（用）电可靠性变化量的价格。 i若 1 2m mf f> ，这表示需求方乐意为Fm所导致的供（用）

23、电可靠性变化量所支付的总费用小于供应方对Fm的报价，辅助服务市场中的辅助服务Fm无法成交；若 1 2m mf f< ，这表示需求方乐意为Fm所导致的供（用）电可靠性变化量所支付的总费用大于供应方对Fm的报价，辅助服务Fm交易成功。即 210,1,(1, ),mmff?=? +?不购买辅助服务购买辅助服务 (15) 4.4 辅助服务交易的实现 基于上述分析，本文提出了如下基于供需双方可靠性竞标的辅助服务交易的实现方法： （1）按照文献9的市场交易机理进行初步潮流调度，确定各市场参与方成交电量及清算电价。此时不考虑N?1、静态稳定及暂态稳定等安全性约束，仅计及机组功率、节点电压及线路潮流等约

24、束条件； （2）根据式(11)计算购买第 个辅助服务的第 个竞标数据段的辅助服务增加值m ( )n m - 6 -/. mF? 所需要的费用 1mf ； （3）根据式(9)及当前状态下各节点的供（用）电可靠性计算Fm所导致的各节点供（用）电可靠性的增加值； （4）根据式(2)?(6)计算用户需求信息对辅助服务购买总支出费用的修正； （5）)根据式(13)计算ISO或电网公司考虑公平原则下的购买辅助服务的支出； （6）根据式(14)计算各辅助服务需求方乐意为Fm所导致的可靠性变化量所支付的总费用； （7）辅助服务个数m增加1； （8）判断m是否大于辅助服务个数最大值M，若不大于

25、，则转入步骤2；若大于，则继续步骤9； （9）确定本轮计算是否存在购买辅助服务。若221 22 211 12 1 1max , , , , , 1m Mm Mff f ff f f f? ?>? ? ?L L则购入最大值所对应的辅助服务并继续步骤（10）；反之，不进行辅助服务购买且计算结束； （10）判断辅助服务是否达到本竞标段的最大值，未达最大值，则转入步骤（12）；否则将竞标段n(m)增加1； （11）判断是否大于最大竞标段值N(m)，若大于最大竞标段值，则以最大竞标数量购入该类辅助服务，该类辅助服务以后不再参与调度；若不大于最大竞标段值，则改变辅助服务价格为增加后的竞标段所对应的价

26、格； （12）给辅助服务个数值 赋1，转入步骤（2），开始新一轮计算。 m5算例分析 本文采用以IEEE 24节点可靠性测试系统为例进行分析，该系统中有32台发电机和38条线路。发电机及输电线路（含变压器）的详细数据参见文献10。 取母线13为平衡节点， ；母线6、22为PV节点， pu；其他节点均为 13 1.05 0U = & 6 22 1.05U U= =PQ节点，节点电压上、下限分别为1.05pu和0.97pu。 设参与市场竞标的辅助服务包括发电公司提供的有功备用、无功备用，供电公司提供的切负荷等三种辅助服务，且三种辅助服务分别采用式(10)所示的三种购买模式，其竞标数据见文1

27、1,12。 各辅助服务用户所提交的竞标数据如表1所示。其中，p表示供（用）电可靠性提高值；表示p每提高0.001时用户所乐意支付的费用。 在计算中，仅考虑各输电线路（含变压器支路）断线及各发电机故障退出运行等安全性校验措施时，根据式(1)可得初始潮流状态下各负荷节点的供用电可靠性，如表 2所示。 笔者已对初始潮流状态下无辅助服务购买及进行不同辅助服务购买前提下的各种安全性校验措施所导致的安全性问题及其消除进行了分析（此研究结果将另文发表），并据此计算了考虑不同辅助服务时的辅助服务购买费用及用户根据用电可靠性提高而乐于支付的费用，其计算结果见表3。表3中，F为新购买的辅助服务类型及数量，其中，P

28、为有功备用，MW；Q为无功备用，Mvar； S? %为切负荷备用，MVA；f1为辅助服务的购买费用， - 7 -/. USD；f2为用户所乐于支付的辅助服务购买费用，USD。 表 1 辅助服务用户竞标数据 Tab. 1 Bidding data of ancillary service at demand side 第一竞标段 第二竞标段 第三竞标段 节 点 ?p ?p ?p 1 0.005 97.2 0.01 64.8 0.02 32.4 2 0.005 87.3 0.01 58.2 0.02 29.1 3 0.005 162.0 0.01 108.0 0.02 54.0

29、4 0.005 66.6 0.01 44.4 0.02 22.2 5 0.005 63.9 0.01 42.6 0.02 21.3 6 0.005 122.4 0.01 81.6 0.02 40.8 7 0.005 112.5 0.01 75.0 0.02 37.5 8 0.005 153.9 0.01 102.6 0.02 51.3 9 0.005 157.5 0.01 105.0 0.02 52.5 10 0.005 175.5 0.01 117.0 0.02 58.5 13 0.005 238.5 0.01 159.0 0.02 79.5 14 0.005 174.6 0.01 116.

30、4 0.02 58.2 15 0.005 286.5 0.01 190.2 0.02 95.1 16 0.005 90.0 0.01 60.0 0.02 30.0 18 0.005 299.7 0.01 199.8 0.02 99.9 19 0.005 162.9 0.01 108.6 0.02 54.3 20 0.005 115.2 0.01 76.8 0.02 38.4 表 2 初始潮流状态下各负荷节点的供用电可靠性 Tab. 2 Reliability of each load bus under initial power flow 节点 可靠性 节点 可靠性 节点 可靠性 1 0.9

31、503 7 0.9503 15 0.9503 2 0.9497 8 0.9320 16 0.9503 3 0.9489 9 0.9503 18 0.9503 4 0.9497 10 0.9503 19 0.9503 5 0.9503 13 0.9503 20 0.9503 6 0.9465 14 0.9501 表 3 辅助服务购买费用及用户乐于支付的费用 Tab. 3 Costs to purchase ancillary service and costs ready to pay by consumers F? 1f 2f 2 1/f f 1 2GP? = 57.1 59.0 1.03 2

32、 2GP? = 59.1 79.7 1.35 22 2GP? = 61.9 58.1 0.94 23 2GP? = 59.9 58.1 0.97 1 2GQ? = 2.0 11.6 5.80 14 2GQ? = 2.4 4.9 2.04 18 2GQ? = 2.2 4.9 2.23 23 2GQ? = 2.1 3.7 1.76 6 2 j0.41LS? = +% 75.3 82.2 1.09 9 2 j0.41LS? = +% 70.4 60.5 0.86 15 2 j0.41LS? = +% 79.9 58.1 0.73 19 2 j0.41LS? = +% 74.9 58.1 0.77 在

33、辅助服务交易过程中，ISO或电网公司既要满足各类安全可靠性校验措施的要求，消除各种安全可靠性问题；又要使辅助服务的购买费用为最小。同时，还要保证各交易方的公 - 8 -/. 平竞争13。根据算法，在本轮计算的基础上需要确定新的下一轮新的辅助服务的购买，直到在考虑公平的原则下，所有辅助服务需求方乐意为该供(用)电可靠性变化量所支付的费用均小于辅助服务的购买费用为止。 使用本文所述算法得到的辅助服务购买量及成交价格见表411,12。表4中，P为辅助服务供应商的竞标有功备用容量，MW；形如(,)的成交价 表 4 辅助服务购买结果 Tab. 4 Results of purchasi

34、ng ancillary service 节点 类型 购买量 成交价格 成交费用1 有功 P 10 (14, 35) 27.06 1 无功 Q 6 1 6.00 2 有功 P 10 (15, 35) 28.06 合计 20+j6 61.12 格分别表示有功备用的容量价格（USD/MW）和电量价格（USD/MWh）；Q为辅助服务供应商的竞标无功备用容量，Mvar；为无功备用的容量价格，USD/MVar，经过竞标可知其成交价格为1 USD/MVar。最终的成交费用的单位为USD。 6总结 市场环境下的电力交易应由供需双方共同确定。电网用户可以表达其对电网安全性的要求，并且根据其对电网安全可靠性的不

35、同要求来支付不同的电价，ISO或电网公司应在各辅助服务供应商提交竞标数据的基础上尽可能地满足各电网用户对电网安全性的要求。ISO或电网公司通过紧急情况下中断对低可靠性要求用户的供电来调整不同电网用户对电网利用的安全可靠性，并利用其对有功备用容量的要求的减少及所导致的有功备用清算价格的降低来减少ISO或电网公司为维持电网安全可靠性而发生的支出，从而使得用户为系统安全性的付费真正等于为维持其所需要的电网安全性的辅助服务的购买费用。 参考文献 1 Alvey T，Goodwin D G，Ma Xingwang et alA security-constrained bid-clearing syst

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44、tC2005 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference & Exhibition： Asia and Pacific，IEEE/PES T&D Asia and Pacific 2005，Dalian，China，2005，PT3-54. A NEW TRANSACTION MECHANISM FOR ANCILLARY SERVICE MARKET BASED ON BILATERAL RELIABILITY BIDDING OF BOTH POWER SUPPLY AND DEMAND WANG Li-yong，ZH

45、ANG Bao-hui School of Electrical Engineering， Xian Jiaotong University，Xian, PRC, 710049 1. Abstract In competitive electricity market the power generation companies, power grid companies and load service entities belong to different economic bodies respectively, under this condition the factors related to system security and reliability, which have to be consider