合同电量完成约束下考虑梯级水电站耦合特性的中长期机组组合

针对中长期合同电量分解结果与实际调度计划中的合同电量完成的偏差,本文提出了一种合同约束下的中长期机组组合模式和优化模型,即,考虑合同电量完成进度及均衡性的中长期机组组合。该模型充分考虑复杂梯级水电站群对系统运行调度的影响;模型中引入基尼系数理论建立合同电量修正机制,将中长期合同电量以小时为单位分解嵌套优化,有利于中长期市场与现货市场的有效衔接。模型实现过程中既考虑了竞价机组的电量优化和修正,又保证了非竞价机组的购电成本最小,实现竞价机组和非竞价机组的协同优化。最后,通过某省级电网算例证明所提模型的有效性。结果表明,所提模型能有效降低合同电量完成进度偏差,改善各时段电量完成偏差的均衡性,具有较好的应用前景。     

耦合日合同分解及日前市场竞价的梯级水电站短期鲁棒优化调度

电力现货市场环境的建立,将给梯级水电站的短期调度带来诸多挑战。考虑到日前市场电价不确定性分布难以准确获取以及日合同分解对于日前市场竞价空间的影响,提出了一种耦合日合同分解及日前市场竞价的梯级水电站短期鲁棒优化调度方法。首先,以梯级水电站总收益最大为目标,考虑梯级水电站各项短期运行约束和日电量合同分解要求,建立了确定性的水电短期优化调度模型;然后,在此基础上运用信息间隙决策理论将确定性短期优化调度模型转化为考虑电价不确定的鲁棒调度模型,使决策解在日前市场预估价格信息间隙范围内均能满足最低收益要求;再采用混合整数非线性规划方法予以求解;最后以北盘江梯级水电站为例验证所提方法的合理性和有效性。     

基于月度竞价空间滚动均衡化的年中标电量分解

东北区域电力市场的年度电量交易额约占总合约电量的80％，月度电量交易额约占总合约电量的20％。在年度电量交易完成后，需将年度中标合同电量分解到各个月，从而获得每个月应当完成的年合同电量分解计划。一般地，区域电力市场年中标电量按平均的方式分解到各月，这种方式既不利于月度电量交易市场的稳定，也不利于电网公司降低购电成本。针对该问题，文中提出了月电量竞价空间滚动均衡化的年中标总电量的分解方法及数学模型，得出了月电量竞价空间均衡化相对于不均衡时给电网公司节省的购电费用的关系，并分析了价格浮动对均衡化效益的影响。算例表明：在使月电量竞价空间达到均衡化时的年中标总电量的分解结果可以减少月度电量交易市场电价波动幅度、降低电网公司在月度交易市场上支付的购电费用。     

考虑多业主梯级水电站的日前市场分期出清方法

经过多年的流域开发,中国已建成众多梯级水电站。在电力市场化改革背景下,梯级水电站与其他类型发电站同台竞价将成为必然趋势。当多业主梯级水电站以单站形式参与现货市场竞价时,调节能力欠佳的下游电站的可发电量一般由上游电站出力流量决定。下游电站由于无法提前获知上游电站的竞价策略,可能会出现中标电量无法执行的情况,市场运营机构无法有效实施统一调度,难以合理利用水资源。为此,文章探讨了不同业主梯级水电站参与日前市场的分期出清方法:先考虑电力约束,再根据上、下游水力耦合关系进行流域内电量转移的平水期方法;将下游电站中标电量表示为上游电站中标量的线性函数并嵌入出清模型,从而实现下游电站可发电量全额收购的枯水期方法,此分期出清方法能够迅速有效地得到优化后的各电站交易电量。最后,在算例中对两种出清方法进行验证,结果表明所提优化方法能有效解决下游电站中标电量与可发电量失衡的问题,进而提升梯级流域市场竞争力。     

基于分布鲁棒优化的发电商中长期合同电量分解模型

在我国中长期合同交易与现货市场衔接的政策背景下,中长期合同电量必须分解至短时间尺度。针对发电商中长期合同电量的自主分解问题,研究了发电商在现货市场价格严重不确定环境下基于分布鲁棒优化的中长期合同电量分解方法。首先,针对现货价格的严重不确定性,以Wasserstein距离作为分布函数距离测度,构建了现货价格分布不确定性的模糊集。其次,建立了发电商合同分解的分布鲁棒优化模型。以发电商利润最大化为目标,考虑发电商运行约束和合同分解约束,并采用对偶理论等将模型转化为可高效求解的二次规划问题。最后,通过算例仿真并与传统的随机优化和鲁棒优化模型进行对比。结果表明所提模型在处理现货价格不确定性时能有效兼顾发电商合同分解决策的经济性和鲁棒性。     

计及梯级水量匹配约束的中长期电量合约分解方法

云南已经建立了各类中长期电量交易相互配合的交易品种体系,现货市场建设成为云南电力市场下一步的发展方向。在现货市场建设的初期,如何实现由电量向电力曲线的过渡,实现市场主体签订的电量合同的曲线分解与调度执行,是云南电力市场建设的关键问题之一。本文在云南现有中长期交易机制的基础上,提出一种计及梯级水量匹配约束的中长期电量合约分解方法。算例分析表明,该合约分解方法能有效指导包含水电电量合约在内的月度电量合约的分解工作,为云南电力现货市场的平稳开展打下理论基础。     

计及电价风险和差价合同的梯级水电站日前市场竞价模型

在电力现货市场试点建设的背景下,如何紧密结合市场模式及交易规则决策市场交易是梯级水电站亟待解决的问题。针对集中式电力市场,提出了一种计及电价风险和差价合同的梯级水电站日前市场阶梯报价模型。该竞价模型耦合于梯级水电站的短期优化调度,考虑了梯级水电站短期运行约束以及阶梯报价曲线要求。基于差价合同的结算规则决策日前电能量市场竞价,以充分发挥差价合同规避风险的作用。采用随机电价场景模拟日前市场电价的不确定性,并引入条件风险价值作为风险评估指标,以梯级水电站风险和收益的综合效用最大化为目标,通过风险偏好因子实现两者的协调考量。最后,以某梯级水电站进行模拟仿真,算例结果及分析验证了所提模型的合理性和有效性。     

多运营主体梯级水电站参与的日前市场出清模型

中国普遍存在梯级水电上、下游电站隶属不同运营主体的现象,各电站独立参与现货市场竞价时,调节性能欠佳的下游电站可发电量由上游电站中标电量决定,面临中标电量与实发电量匹配失衡的问题,导致交易结果难以执行,不利于市场稳定和水电资源利用。为此,文中研究了多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,无需申报电量,其电量通过上、下游电站水力耦合关系,表示为关于上游电站申报电量的线性函数,嵌入日前出清优化模型,实现上、下游电站联合出清。重点探讨上、下游电站之间水流时滞对下游电站运行的影响,并在日前市场出清中予以考虑。最后,以包含6家发电商和8家购电商的系统为例,模拟日前市场竞价场景,结果表明:该出清模型能有效缓解下游电站独立参与电力市场面临的发电量匹配失衡问题。     

基于发电商申报的差价合同电量分解

电力市场运行中,需将各发电商的中长期差价合同进行分解才能得以实际执行,传统的中长期合同电量分解都是统一分解,发电商被动接受。文中提出了“发电商申报法”分解合同电量,在考虑检修、出力约束、系统可分解合同电量和系统必需合同电量等因素后,采用基于误差的差异度评估函数建立多目标优化模型,并分别采用“线性加权求和法”和“极小极大值法”将原模型转换为单目标优化。采用国内市场的实际数据构造算例,计算结果表明模型有效,2种转换均可获得原问题的有效解,采用“极小极大值法”时各发电商调整量的差异较小。     

基于自调度的日前市场出清机制设计

在现有中长期市场的基础上,构建合理的现货市场机制,稳步推进现货市场建设,是云南电力市场改革下一步工作的重点。本文在对美国PJM市场自调度机制深入调研的基础上,结合云南电力市场发展现状和水电的竞价特点,提出了一种基于自调度的日前市场出清机制,构建相应日前市场出清模型并进行出清过程模拟。算例分析表明,该机制符合云南水电竞价的特点,有利于实现云南现有中长期电量市场向现货市场的平稳过渡。     

兼容中长期实物合同的日前市场出清模型

如何处理中长期实物合同交割与电网运行约束之间的衔接问题,是分散式市场模式现货市场出清模型设计的关键。文中分析了欧洲分散式市场模式现货市场出清模型的特点,根据中国电力交易和调度管理体制与欧洲的差异,设计了一种日前现货交易与中长期实物合同交割、电网阻塞管理协同优化的市场出清模型。模型允许机组在日前自主决定其次日启停机计划,通过反向交易报价机制实现对中长期实物合同发用电计划的阻塞管理和帕累托改进,通过引入供需平衡松弛变量满足极端供需情况下的模型求解问题。基于IEEE 30节点系统的算例仿真表明,模型能够适应不同市场场景的运行需要,提高日前市场和实时平衡两阶段的整体社会福利。     

考虑市场力检验的多类机组中长期合约电量联合分解算法

中长期合约电量的分解是电力市场的关键环节之一,公平合理的分解算法不仅能有效衔接现货市场与中长期合约,也能够为系统安全、稳定、经济运行提供保障。当前出力特性各异的核电、水电、燃气等发电机组共同参与市场化交易,合约电量分解方法面临着差异化机组出力特性、机组检修计划、市场力风险平抑等诸多亟待研究的现实问题。文中提出了一种考虑市场力校核的面向不同类型发电机组的合约电量联合分解算法。首先,通过分析不同类型机组的运行特性,设计了面向核电、水电、燃气和燃煤机组的分解原则;然后,基于运行方式优先级原则,建立了考虑机组检修计划、兼顾发电侧多类机组出力特性的合约电量联合分解模型;最后,为避免机组的市场力滥用,借助"机组必须运行功率"指标校核了合约分解结果的合理性。通过采用中国东部某省负荷特征修正的IEEE 24节点系统,验证了所提算法在兼顾各类机组运行特性和市场力平抑方面具有优势。     

基于物理合同的梯级水电厂日前交易电量优化分配

提出物理合同模式下梯级水电厂日前交易电量优化的数学模型,目标函数是梯级总收入最大化,采用逐步优化算法,能够同时进行合同电量和竞价电量的优化分配,为梯级水电厂联合报价和电量申报提供参考。实例应用表明了方法的可行性。     

不确定市场下的一种二层规划最优竞价模型

在不确定的电力现货市场条件下,讨论了发电商和售电商关于长期合约交易与现货交易之间的最佳选择策略方法,提出一种(随机)二层规划理论模型及其求解算法。根据求解结果,发电商可确定适当的合约电价及合约电量,使公司获得最大利润;售电商能对签订多少合约电量和购买多少现货电量做出最佳决策,使公司获得最大效益。最后给出了结论及需进一步研究的问题。     

西北地区水电在年度电力期货市场中的运营

针对水电在西北电力市场运营中月发电量的不确定性及月间发电量不均匀性的特征,在电力市场化运营的背景下,提出西北二级电力市场中水电站群期货电量的划分模型。以月发电过程统计特征为依据,进行期货电量的年内分解和调整,并从梯级水电运行特征的角度验证和解释期货电量的合理性,为水电站群在电力市场中的合约签订及电量分解提供了一种可行方法和依据。以西北电网为例,计算得主要水电站期货合约可签电量达多年平均发电量的65%左右,各月分解电量保证率达95%左右,通过对该结果内在机理的进一步阐述,验证了模型的有效性和合理性。     

基于区块链的多主体梯级水电市场交易模型

在电力市场环境下流域梯级电站各投资主体的利益博弈和信息交互,给传统的梯级水电调度带来巨大挑战。基于此,本文提出了一种基于区块链的多主体梯级水电群日前市场交易模型。首先,建立了基于区块链技术的梯级水电市场交易模式,并对传统区块链加密算法进行改进;其次,针对水电站地理分布与经济隶属不一致的问题,建立了多主体梯级水电日前市场交易模型,实现了流域梯级水电地理耦合与经济协调的一致性。然后,引入目标级联分析法,分别以发电商收益最大化和整个流域购电成本最小化为目标进行交替求解,实现了多主体梯级水电站群在个体和整体的统一协调优化。并将其应用于长江干流梯级水电系统进行算例测试,结果表明,所提方法不仅为梯级水电市场交易数据安全性提供了保障,还能够在考虑电站之间协作的同时确保流域梯级联合调度效益最大化。     

特约文章：水电现货竞价关键技术研究进展

电力现货市场是现代电力体系的重要组成部分,对还原电力商品属性、发现价格和优化资源配置起着关键作用。水电受径流随机性影响,丰枯矛盾突出,出力不确定性大;水库受综合利用限制多,梯级电站联系紧,多主体上下游电站信息共享难;加上外送通道不足、断面阻塞严重等现状,水电参与电力现货市场面临诸多挑战。本文针对水电参与电力现货市场“量价”申报涉及的关键科学技术问题,包括市场出清价预测、发电能力优化、竞价策略、水电现货报价决策支持系统等,对国内外研究现状进行总结,对提出的数学模型和算法进行归纳,评述了现有方法的优缺点,对未来发展趋势进行展望,旨在为丰富我国电力现货市场理论和方法及水电企业生产经营提供参考。     

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。     

Supply function equilibrium bidding strategies with fixed forward contracts

During the last 15 years, the regulatory framework for the wholesale sector of the electricity industry has been replaced in many countries by market competition. In such an environment, electric firms compete through both spot market bidding and bilateral contract trading. Firms have to consider their forward contract positions when they make spot market decisions. In this paper, we propose a linear asymmetric supply function equilibrium (SFE) model with transmission constraints to develop firms' optimal bidding strategies considering forward contracts. The characteristics of firms' behaviors are analyzed under the induced equilibrium conditions. The model is applied to the real-time energy market of the Electric Reliability Council of Texas (ERCOT). The effects of forward contracts on the ERCOT market are evaluated. It is shown that the model is able to capture features of bidding behaviors in the ERCOT market.