国外平衡机制介绍及建设我国实时平衡市场的建议

近年来，越来越多的电力市场引入了平衡机制，采用市场手段平衡电网运行中的电能供需不平衡，使电网调度遵循市场规律。实时平衡市场在英格兰、澳大利亚和北欧等电力市场中已经取得了成功的运行经验，但在中国还处于起步阶段，与此相关的理论研究和实践经验都比较少。文中介绍了国外成功运行的实时平衡市场，提出了建设符合中国国情的实时平衡市场的建议和大区交易分区调度的市场模式。     

河南电网实时调度系统若干功能与算法

实时调度系统主要负责发电和潮流的实时监视、实时调整和闭环控制。为达到既安全又经济的目标，文中把实时调度系统的主要功能分为实时平衡交易及实时安全管理2个模块。实时平衡交易模块在电网安全约束下，通过调整发电计划使发电与负荷平衡；实时安全管理模块则处理电网各种突发事件，包括阻塞管理、非计划停机等。在实时平衡交易中使用了鲁棒性较强的增量潮流模型，并提出了负荷平衡灵敏度，修正了原始灵敏度，使增量潮流模型不再依赖于松弛节点。使用最优次序法求解此模型，不仅满足了经济性与安全性的要求，而且满足了电力市场的公开和透明要求。将实时平衡交易模型经少量修改后用于阻塞管理，并应用平衡调节法求解阻塞管理模型。该系统在河南电网2年的运行实践证明了该算法的有效性和实用性。     

实时电力市场运营模式

随着电力市场改革的深入，实时电力市场将成为我国电力市场改革的重要内容，也是保证电网在市场环境下安全运行的关键。文中对实时电力市场运营中的报价、交易、阻塞管理等环节的模型和算法进行了分析和研究。设计了基于容量报价和调整报价两种实时报价方法，给出了将区域电价和实时电价相结合的阻塞管理方法以适应我国未来的多级电力市场模式。据此设计了相应的实时电力市场运营模式，根据该模式设计实现了实时电力市场技术支持系统。     

河南电网实时调度系统若干功能与算法

实时调度系统主要负责发电和潮流的实时监视、实时调整和闭环控制。为达到既安全又经济的目标,文中把实时调度系统的主要功能分为实时平衡交易及实时安全管理2个模块。实时平衡交易模块在电网安全约束下,通过调整发电计划使发电与负荷平衡;实时安全管理模块则处理电网各种突发事件,包括阻塞管理、非计划停机等。在实时平衡交易中使用了鲁棒性较强的增量潮流模型,并提出了负荷平衡灵敏度,修正了原始灵敏度,使增量潮流模型不再依赖于松弛节点。使用最优次序法求解此模型,不仅满足了经济性与安全性的要求,而且满足了电力市场的公开和透明要求。将实时平衡交易模型经少量修改后用于阻塞管理,并应用平衡调节法求解阻塞管理模型。该系统在河南电网2年的运行实践证明了该算法的有效性和实用性。     

区域电力市场竞价交易模型与交易机制的研究(一)竞价交易模型及其机理、水电参与市场竞价的模式及电网安全校核机制

在设计区域电力市场的竞价模式和规则时,必须考虑资源优化配置与资源公平配置的有效协调,坚持做到公开、公正、公平的“三公”原则,努力实现各方利益的平衡协调,同时还要充分考虑如何保证电网的安全稳定运行,努力实现市场交易与电网调度的有效配合。基于上述理念,文中深入分析研究了影响中国区域电力市场竞价机制的因素、区域电力市场竞价的目标模式选择、区域电力市场竞价交易模型与竞价交易机理及水电参与市场竞价的模式,提出了兼顾电网调度、电网安全稳定运行与市场交易相协调的区域电力市场竞价交易模型及电网安全校核机制。     

电力市场下实时平衡调度辅助决策系统的探讨

在华东区域电力市场建设方案的基础上,探讨福建电网调度运行在电力市场环境下实时平衡调度的具体工作,提出建立电力市场下实时平衡调度辅助决策支持系统。对实时平衡调度辅助决策策略进行深入分析,并结合福建电网的特点,提出采用水、火电平衡因子法的综合指标,通过复合顺序法进行实时平衡功率的分配,实现实时平衡调度。     

考虑端对端交易与预测误差的配电网实时能量平衡策略

端对端(peer-to-peer, P2P)交易下产消者发电具有较强的波动性和不确定性，其实时发电情况往往与日前计划存在偏差。针对采用连续双向拍卖机制(continuous double auction, CDA)的P2P交易下产消者出现的实时不平衡问题，提出了一种考虑P2P交易时序特征的本地能量平衡策略。系统运营商(system operator, SO)利用模型预测控制方法，以总体平衡成本最小为目标，考虑了SO和平衡服务提供方的成本效益约束，建立基于日前P2P能量市场和实时平衡市场协调运行机制的本地能量平衡策略模型。在实时平衡市场中，SO从责任方收取的补偿费用于从服务提供方购买灵活性平衡服务。仿真结果表明，平衡服务提供方帮助平衡了本地78%的实时不平衡电量。与电网平衡策略相比，本地化的实时平衡市场成本是电网平衡成本的三分之一。同时保障了平衡服务提供方及SO的收益，促进光伏能源消纳，利于P2P交易市场长久发展。     

澳大利亚、俄罗斯电力双边交易市场模式的经验借鉴

以澳大利亚及俄罗斯电力市场为例,从市场主体、交易类型、交易信息披露和市场机制等方面分析两国电力双边交易市场模式的建设经验。重点分析澳大利亚电力双边交易市场中的风险防范机制和平衡机制,俄罗斯电力双边交易的价格机制和平衡机制。在此基础上,提炼出国外电力双边交易市场的建设经验,为我国电力双边市场的建设奠定实践基础。     

实时电价

发电者和用户在实时电力市场中进行交易的电价。在实时电力市场每个发电者提前一天对可供电力进行卖电投标，以争取获得发电计划。市场管理者受理投标，确定发电计划，并送交系统运行人员，系统运行人员据此安排一日内的发电与需求平衡，以保证按尽可能低的电价供应电力。     

英国电力市场的电量交易平衡机制

在简单介绍了英国现行电力市场的模式及总体框架之后,详细介绍了英国电力市场的关键环节——电量平衡的交易机制。描述了英国电力平衡市场中的Bid/Offer交易模式和不平衡电费的结算方法,并举例进行了说明。最后,基于对英国电力市场的分析,为国内电网公司应对电力体制改革提出了建议。     

西北省间实时平衡电力市场探索

新能源出力的波动性和随机性影响电网实时平衡.中国西北电网新能源占比高、平衡资源时空分布不均衡,分省市场实时平衡困难,为此,文中设计西北省间实时平衡电力市场,以发挥西北省间实时平衡能力,适应高比例新能源电网实时平衡需要.首先,结合国内外电力市场建设与西北实时平衡现状,分析了建立西北省间实时平衡市场的必要性;然后,说明了双边竞价的市场运作思路,提出了基于潮流的市场耦合方法的市场竞价出清模型,设计了市场运作流程;最后,讨论了西北省间实时平衡市场与其他市场之间的协调运作,通过模拟算例说明了西北省间实时平衡市场的作用.     

日前电力市场环境下的实时调度

全面阐述了在日前电力市场环境下如何将日前发电计划转化为实时调度指令，以确保日前计划具备调度和结算上的双重意义。结合超短期负荷预测的结果，充分考虑日前市场的实施现状，提出了基于日前计划的首选分配策略和基于可调裕度、发电进度完成率、合同电价的辅助分配策略。对稳定断面的潮流控制、紧急控制提高控制性能标准（CPS）指标、翻牌机制防止破坏CPS指标以及增强系统抗干扰能力等关键问题进行了详细阐述。根据该设计思想建设的超短期实时调度系统已在浙江电网投入使用，取得了良好效果，有效保证了市场出清的严肃性。     

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。     

预挂牌月平衡机制下机组偏差电量月内滚动调度方法

针对我国当前中长期电量交易中的机组合约电量执行偏差,部分省份采用预挂牌月偏差平衡机制作为解决手段,但是该偏差平衡机制对调度工作提出了更高的要求,传统的调度方法难以与之适应,尤其在高比例水电地区,还缺少与之相适应的、定量有效的调度方法。由此提出预挂牌月偏差平衡机制下水火风电系统偏差电量月内滚动月度调度方法。提出考虑机组合约完成进度公平性的机组月度电量分解模型,并以分解后的日计划电量为基础,建立以节能降耗和偏差平衡成本最低为双目标的水火风电系统日前调度模型以及日内调度模型,通过日偏差电量月内滚动的方法实现机组月度合约电量偏差平衡成本最小。算例仿真表明所提调度模型及方法可以有效减少机组月度合约电量偏差,降低机组偏差平衡成本并兼顾节能环保要求。     

含风电和电动汽车的VPP现货市场投标鲁棒优化模型

当风力发电商(WPG)和电动汽车(EV)聚合商组成的虚拟电场(VPP)参与市场投标时,风电出力的不确定性、预测出力偏差以及市场价格的波动性,都是VPP在参与市场投标时需要考虑的因素。在计及上述因素的影响下,文中研究了由WPG和EV聚合商组成的VPP在日前市场和实时市场的联合竞价模型:假定VPP是价格的接受者,综合考虑日前和实时价格的不确定性,在日前市场中根据风电出力和市场价格的预测结果进行日前竞价,然后在实时市场上参与实时竞价。VPP不但可以通过EV充放电平抑WPG投标偏差,还可以根据价格信号进行充放电投标,实现削峰填谷。通过引入偏差考核机制,在日前和实时市场结束后进行统一结算。基于合作博弈理论,利用Shapley值法将总收益在WPG和EV之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,通过算例验证了模型的可行性和有效性,结果表明VPP参与日前和实时市场可以增加收益,降低出力和价格不确定性带来的风险,为新能源参与现货市场的建设提供参考。     

电力市场全景实验平台设计

为分析市场成员在不同电力市场间的决策行为特征及对市场运营的影响,以紧密耦合、相互影响的多电力市场整体运营为研究对象,从电力交易运营模拟、市场成员决策行为模拟和电网运行模拟三个维度提出电力市场全景实验平台设计。其中,以电力交易运营模拟器实现电力调度交易机构的市场组织、出清和结算,以市场成员行为模拟器实现市场成员决策行为演化,以电网运行模拟器实现市场成员互动下的电网稳态运行模拟,通过考虑全成本回报的市场成员自主决策和动态学习,推演设定市场模式下的市场演变过程,用于多电力商品、多交易周期、多交易方式的电力市场运营模拟与评估、运营技术验证、运营人员实务培训和运营系统功能测试。     

浅析发电公司的竞价策略

电力市场中实时平衡交易即竞价上网交易是不可缺少的、最具特色的一种交易形式。在竞价过程中，发电公司的竞价策略问题是目前电力市场研究的热点。文中讨论了完全竞争市场中，各发电公司应基于边际成本竞价。而垄断竞争市场中具有市场势力的发电公司可以通过撤掉一部分电量或抬高报价来提高市场电价。文中着重对具有市场势力的发电公司的竞价策略进行分析，并提供了澳大利亚新南威尔士州电力市场的算例。     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

Outage recovery is important for reducing the economic cost and improving the reliability of a distribution system (DS) in extreme weather and with equipment faults. Previous studies have separately considered network reconfiguration (NR) and dispatching mobile power sources (MPS) to restore the outage load. However, NR cannot deal with the scenario of an electrical island, while dispatching MPS results in a long power outage. In this paper, a resilient outage recovery method based on co-optimizing MPS and NR is proposed, where the DS and traffic network (TN) are considered simultaneously. In the DS, the switch action cost and power losses are minimized, and the access points of MPSs are changed by carrying out the NR process. In the TN, an MPS dispatching model with the objective of minimizing power outage time, routing and power generation cost is developed to optimize the MPSs’ schedule. A solution algorithm based on iteration and relaxation methods is proposed to simplify the solving process and obtain the optimal recovery strategy. Finally, numerical case studies on the IEEE 33 and 119-bus systems validate the proposed resilient outage recovery method. It is shown that the access point of MPS can be changed by NR to decrease the power outage time and dispatching cost of MPS. The results also show that the system operation cost can be reduced by considering power losses in the objective function.     

基于集成学习的分布式光伏发电功率日前预测

对于光伏发电功率精准的日前预测有助于电网设计未来调度计划,降低新能源发电对电网的冲击,提高消纳率。提出一种Boosting集成学习框架下的光伏发电功率日前预测方法。首先,根据光伏出力主要受天气影响的特点,通过皮尔逊系数获得相关性强的气象因素,利用k-means++对与光伏发电功率相关性极强的总水平辐照度进行聚类以获得相似日数据集;然后,将极限学习机（extreme learning machine,ELM）引入Boosting框架,构建光伏出力日前预测模型（B-ELMs）;最后,利用真实光伏电站运行数据验证模型有效性,该模型在试验过程中展现出良好的适应性,最高决策系数（R²）达0.9819。实验结果表明,由于集成学习框架的存在,B-ELMs能对复杂天气下的规律性弱、波动性强的光伏出力曲线提供较为精确的预测结果;同时,相较于深度学习网络,B-ELMs的收敛速度更快,在维持较快训练速度的同时保障更为精确的预测结果。