电力市场环境下备用容量的集中和分散优化决策

针对电力市场环境下, 应该采用何种方式确定和获取所需要的备用容量这个有普遍争议的问题，提出了集中优化方法和应用保险理论的优化方法。集中优化方法是以从发电公司购买成本和用户停电损失之和最小化为目标，通过集中方式确定所需的总的运行备用容量及其价格并在相关的发电公司间分配这些容量的方法。应用保险理论的分散优化方法是用户通过购买保险，把停电可能引起的损失转移给独立调度机构（ISO）, 从而引导ISO对备用容量进行有效的管理；同时，当发电公司没有投入所成交的备用容量时，ISO会对其进行高昂的惩罚, 从而激励发电公司很好地履行合同职责。文中先导出了与备用容量相关的各个发电公司的成本函数和用户的效用函数，然后给出了相应的分散优化和集中优化的数学模型，以及求解算法，证明了在完全竞争的市场中分散优化方法可以得到和集中优化方法相同的最优解, 即最大化社会福利。最后以有14个发电公司参与的模拟电力市场为例进行了仿真计算，说明所提出方法的基本特征。     

电力市场中计及发电机组可用率的备用分配计算

市场环境下辅助服务指标的量化、辅助服务成本的计算是一个亟待解决的问题，备用及其分配是其中重要的组成部分。文中提出备用需求的分配不仅应考虑发电机组的容量，还应考虑到发电机组的可用率，并给出了一种计及发电机组可用率水平的备用需求分配计算方法。计算结果分析与物理概念吻合良好。     

我国运行备用辅助服务市场的模式与定价研究

比较了以美国加州和英格兰-威尔士为代表的两大类运行备用辅助服务市场，认为英格兰-威尔士模式对我国初期的电力市场更有参考价值。建议我国运行备用辅助服务市场采用在一日前现货交易发电主市场定价基础上同时定价，即事先定价，而在当日强调各机组服从调度，事后按既定价格结算。实现概率学意义下的公平合理性。在简易当量电价法基础上发展了计入运行备用辅助服务的随机性简易当量电价法。采用了随机生产模拟技术，引入了期望边际机组和期望边际电价的新概念，并区分被调度加载和不被调度加载两种情况。有关算例说明了它的合理性。     

电力市场中要考虑辅助服务

电力市场不同于其他各种市场 ,它除了要有一个电力市场 ,还要有一个辅助服务市场。电力辅助服务市场包括调节备用、旋转备用、非旋转备用、替代备用、实时不平衡电量市场和长期可靠性强制运行合同等辅助服务市场。在研究建立竞争性的电力市场时 ,要慎重研究电力系统的辅助服务市场     

美国新英格兰备用电力市场设计和优化新模型

首先介绍了美国新英格兰电力市场备用市场的设计，然后提出一种在联营型电力市场中能量和备用调度的联合优化新模型。该模型是一个不可微优化模型，能够模拟备用机组的机会成本，因此比文献中报道的模型更加全面、完整。文中将联合优化模型转化为等价的混合整数优化模型，并建议运用分支定界法求解。针对不同的市场设计方案推导了相应的能量和备用的边际成本。讨论了联合优化问题的解的求解方法和最优解的多值性。此外，文中还讨论了一种常见的联合优化计算方法，并指出其启发性质。研究表明一个包含机会费用的市场设计从结构上讲非常复杂，从计算上讲也非常有挑战性。这些研究结果为实现美国联邦能源管制委员会所倡导的主辅市场联合优化设计奠定了理论基础。     

区域电力市场模式及运营方式

我国正在进行全面的电力体制改革，并将重点建立区域电力市场。文中结合国外经验对我国区域电力市场的可能模式进行了研究和分析，提出了分散、集中、分层3种模式，分析了这些模式在我国具体条件下如何运营，以及在区域电力市场条件下输电传输费如何收取等关键问题。     

当量电价体系及相关制度设计:(八)双边交易过网服务中含运行备用的当量电价法

在库联营基础上开放双边交易有重要的市场意义，然而其过网服务定价却是一个复杂问题。文中论述了过网费中应包括的6项主要成分,即输电线路运行和投资的2项回收成本，网络阻塞和优化调度的2项机会成本，以及运行备用和自动发电控制(AGC)的2项辅助服务成本，这2项辅助服务都是交易中心购自库联营发电并通过输电网提供的。前4项基本的回收成本和机会成本都已在输电当量电价中计入,而AGC辅助服务适合另行单独定价和考核。文中主要介绍了包含运行备用辅助服务的双边交易过网服务的当量电价方法。算例给出了不含和含运行备用的过网电价的日变化曲线及其成分，表明在过网电价中自动包含运行备用辅助服务成本是必要的、可行的；还表明在过网主要路径附近存在阻塞时，过网费率灵敏于负荷水平和过网节点，从而展现了当量电价方法解决这类复杂问题的优越性。     

区域电力市场运营系统部署方案

概述了中国区域电力市场的建设目标；分析了区域电力市场的几种市场模式；给出了两种市场模式下典型的电力市场交易模式；研究了不同市场交易模式下区域电力市场的运作流程；在研究分析基础之上，提出了区域电力市场运营系统的结构、主要功能,为区域电力市场的建设提供了整体技术方案。     

电力市场中水电厂间补偿效益的分摊方法

针对电力市场中,水电厂间补偿效益的合理分摊将成为补偿调节能否顺利开展的关键问题,借助于合作博弈中的估值理论,提出了基于Shapely值的补偿效益分摊方法。该方法基于市场主体的“理性”行为,体现了市场机制,准确核定了参与主体的边际贡献,真正体现方案的公平性;针对多库问题,引入统计思想,改进了Shapely值计算方法,有效地解决了随电厂数以指数增长的分摊计算量过大问题,真正体现了方案的实用性,从而易于被各方接受。经实例研究验证了方案的可行性和有效性。     

区域共同电力市场建设中若干问题的探讨

区域共同电力市场是我国特有的问题，在国内外都没有现成经验。文中提出了4种典型的区域共同电力市场模式，比较了各种模式的优缺点，以及发展成为区域统一电力市场的过渡方案，可供从事电力市场工作的领导和专家们讨论和参考。     

双侧开放市场中能量与备用容量的联合优化

为缓解系统中有限装机容量与一定的备用容量要求之间的矛盾，根据电力用户可以采取积极措施主动进行负荷管理而为系统提供备用容量的思想，提出一种基于最优潮流的能量和备用容量市场联合优化模型；研究在双侧开放的电力市场环境中，用户主动参与备用容量服务对市场运营效益的影响。IEEE 30节点系统算例表明，用户进入旋转备用容量市场，成为系统备用容量的新供应者，可使全系统的运营效益有较大提高，减少了系统备用容量购买支出，降低了各节点上的电价水平和系统备用价格。     

考虑分区备用的主能量 — 备用联合市场均衡模型

为了保证系统在事故情况下电能可以顺利传送到备用需求区域,备用资源需要均匀合理地分布于电网中。文中建立了一种考虑分区备用的主能量 — 备用联合市场均衡模型。该模型同时计及网络约束、系统备用约束和分区备用约束,其中区域备用需求可以由本地发电资源和相应区域联络线的剩余传输容量共同提供。此外,还分析了主能量价格、备用价格及两者之间的耦合关系。仿真结果表明,分区备用会导致备用稀缺区域内主能量和备用价格的提高,而系统总负荷收益却会相应减少;此外,在寡头市场环境下,与大部分发电商通过持留容量方式来获取更高收益不同,处于备用稀缺区域内的发电商往往需要通过增加其自身出力来获取更大的收益。     

可中断负荷参与的备用市场帕累托优化模型

目前，已有可中断负荷参与备用服务市场竞争的实践，但是现有的备用市场优化模型仅考虑购买备用服务成本的差异，不能反映出可中断负荷和发电商提供的2种备用服务的效用差异。为此，文中分析了可中断负荷和发电商同时参与的备用市场采用现有优化模型的局限性，同时基于帕累托优化理论提出了一种可中断负荷与发电商同时参与的备用市场的帕累托优化模型。算例验证了利用该模型可在相同的备用购买成本下获取最大的系统效用,实现可中断负荷与发电商提供的2种备用资源的优化配置。     

安全约束对区域电力市场的影响

网架结构薄弱与安全约束问题是影响区域市场交易的重要因素。安全约束的存在使电力市场产生了有约束成交与无约束成交的差别，直接影响了市场成交结果；安全约束还改变了电力市场不同地区实际的市场结构和供需平衡，改变了市场参与者的竞标地位和市场力，从而间接影响了市场参与者的竞标策略。文中根据区域电力市场的规则特点和模拟运行实践，研究了评价安全约束对市场影响程度的指标，并提出了“等效区外供应者”的概念，深入分析了安全约束对各地区市场结构和参与者报价策略的影响。     

电力市场中的黑启动服务

在电力市场的背景下，黑启动辅助服务是保证系统安全可靠供电的重要和必要手段之一。文中描述了黑启动的目标、形式，通过对黑启动机组的选择以及提供黑启动服务所需工作的讨论，提出了黑启动服务费用的计算、收取和支付方法，并指明了参与黑启动服务的各方在提供服务的过程中的权利和义务。对电力市场条件下的黑启动服务进行了较为系统的描述，对当前各区域电网建立电力市场、提供黑启动辅助服务具有一定的参考价值。     

当量电价体系及相关制度设计:(四)运行备用辅助服务的当量模式与定价方法

讨论了英国电力市场运行备用定价方法的合理性及其不足。建议我国运行备用市场采用在日前发电主市场定价基础上同时定价的联营模式，即日前定价、当日服从调度、事后按既定价格如实结算。由于运行备用市场以容量效益为主，因此很适合采用当量电价方法；又由于系统面对随机发生的事故,运行备用化解了市场风险，因此又有必要引入概率学的可靠性和随机生产模拟技术。从这两点出发,发展了运行备用辅助服务的概率学实用当量电价法。最后给出了算例。     

谋划我国区域电力市场由两级过渡到一级之路

中国六大区域电力市场与国际上主要区域电力市场相似，具有在现今资源和技术条件下可以较好协调安全性和经济性的合理规模，条件是交易在一个平台上统筹，也就是一级区域电力市场。但我国又不得不从含省（自治区、直辖市，下同）一级的两级区域电力市场起步，因此有必要探讨一种有利于过渡到一级区域电力市场的两级区域电力市场的新模式，即“自调整的两级区域电力市场”，但这需要精心设计和耐心调整。文中提出了建立这类区域电力市场的3个基本条件，基于此提出了“一网两制”的两级区域电力市场的新模式，其中最关键的是：首先要坚持日前交易在大区一个平台上统筹优化；其次要放手让省调度交易中心二次交易调度并结算，各省内可以采用各自不同的交易规则和定价方法，惟一的条件是必须满足大区优化得到的省间联络线上的潮流及两端节点电价；同时强调了市场的“损益信息披露”,它是良性自调整的内在动力。从而很好地实现了上述3个基本条件。最后讨论了新模式有待研究的问题，这些问题实际上是我国区域电力市场需要不断解决和完善的问题。     

电力市场标准化方案中水电若干问题研究

为了充分利用水力资源,落实国家产业政策,兼顾各市场主体的经济利益,对电力市场标准化方案中水电如何参与市场竞争问题进行研究。从水电参与电能主市场、辅助服务市场,以及水电交易方式、市场规则等方面入手,结合水电的特性,深入分析了水电参与市场竞争面临的问题。通过分析比较,对适合我国电力市场标准化的方案进行了推荐,为有关部门制定水电参与区域电力市场竞争规则提供参考。     

美国电力市场的安全问题与区域输电组织

讨论了美国1999年夏季电力事故及其原因，并介绍了美国区域输电组织（RTO）的基本特征、功能及有关规则，指出我国电力市场建设中应注意：①尽早提出电力市场条件下的投资规则，避免电力改革中出现历史性电力短缺；②加强电网安全分析和电力系统风险评估的研究，并在电力市场技术支持系统的建设中强调安全分析功能；③重视区域调度的作用，扩大发电竞争范围，提高大电网安全水平。