电力市场与电力系统动态交互仿真平台的应用

以电力系统为物理基础的电力市场运营受到物理规律与经济规律的双重制约,必须掌握电力市场与电力系统在不同时间尺度上的交互影响以保证其安全稳定。为此,基于电力市场与电力系统的动态交互仿真平台(dy-namic simulation platform for power marketspower systems,DSPMPS),通过对各参与者的市场行为与反映客观规律的数学模型之间的动态交互仿真,研究了参与者决策对电力市场与电力系统的短期和长期稳定性的影响、市场行为与输电动态阻塞的相互影响、输电阻塞对投资行为及监管行为的影响。这些初步应用反映了DSPMPS在决策支持与综合型人才培训中的重要作用。     

通过风险分摊与迭代报价协调预防控制与紧急控制

为在电力市场环境下管理动态阻塞风险,提出风险分摊的预交易迭代模式。针对电力市场预出清所得的工况,用故障概率与紧急控制代价的乘积来定义失稳风险。以该风险值最小为目标,搜索最优紧急控制。将得到的最小风险值在失稳机群中按发电功率分摊,并实时公布以引导竞争者计及自己的风险成本重新报价。迭代后得到统一出清购电费与失稳风险之和最小的决策。此时的出清结果(反映了电力系统的预防控制)与电力系统紧急控制达到最优协调。该模式可以公开、公平、公正地引导参与者降低动态阻塞风险。通过市场竞争与系统分析之间的动态交互仿真,分析影响输电动态阻塞风险的因素,研究物理领域中的电力系统稳定控制与经济领域中的市场交易阻塞管理之间的影响机理。     

融入金融输电权思想的新型远期合约

当电力市场发展到输电系统全面开放以后,输电网问题越来越成为电力市场中保障电力系统安全稳定运行的关键因素。利用金融输电权FTR(Financial Transmission Rights)思想可有效规避输电阻塞给电力市场各发电商带来的风险,但这种交易在线路出现反向潮流时可能会给该线路阻塞费用的承担者尤其是发电商带来一定的利益损失。文中将FTR思想引入到以往远期合约中,提出了一种新型的远期合约形式,并针对如何解决反向潮流存在的问题给出明确方案,这样即可以达到规避现货市场电价风险的目的,又可以实现规避输电阻塞风险。     

电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响(续完)

讨论了电力市场经济稳定性问题的特点、模型，及其与电力系统物理稳定性的关系。电力生产和消费必须每时每刻平衡，其流通环节在物理和技术上都具有自然垄断性，但其生产规模的扩大却需要很长的时滞。一方面，为了充分利用稳定极限输电能力，并正确地对发电和输电投资进行引导，在输电费中必须考虑物理系统失稳的风险，从而影响到电力市场经济稳定性；另一方面，电力市场通过发电竞争以及对发电和输电的投资影响到电力系统物理稳定性。经济领域现有的动态模型和稳定性研究方法都不适用于电力市场，必须重新定义状态变量，建立合理的数学模型，正确地反映利润积累、投资行为、可用发电容量和可用输电容量的动态行为，正确地反映电力市场经济动态与电力系统物理动态之间的相互影响。市场的各参与者可以在仿真系统提供的平台上，选用代数方程、微分方程、差分方程，以及知识表达式来自己定义交易结算规则或各自的博弈策略。如同虚拟作战指挥仿真系统，这些主观决策是仿真系统的输入信息，而并非由仿真算法固定。在用数值仿真得到电力市场对扰动的时间响应曲线后，就可利用轨迹保稳降维 (TSPDR) 理论，根据实际的高维轨迹来提取有界稳定性信息及结构稳定性信息。例如，计算电力系统动态阻塞的风险，求取电力市场的稳定裕度、市场崩溃的临界条件，支持控制决策，研究物理-经济稳定性的交互影响，并分析电力市场的结构稳定性。     

电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响

讨论了电力市场经济稳定性问题的特点，模型，及其与电力系统物理稳定性的关系，电力生产和消费必须每时每刻平衡，其流通环节在物理和技术上都具有自然垄断性，但其生产规模的扩大却需要很长的时滞。一方面，为了充分利用稳定极限输电能力，并正确地对发电和输电投资进行引导，在输电费用必须考虑物理系统失稳的风险，从而影响到电力市场经济稳定性，另一方面，电力市场通过发电竞争以及对发电和输投资到电力系统物理稳定性，经济领域现有的动态模型和稳定性研究方法都适用于电力市场，必须重新定义状态变量，建立合理的数学模型，正确地反映利润积累，投资行为，可用发电容量和可用输电容量的动态行为，正确地反映电力市场经济动态与电力系统物理动态之间的相互影响，市场的各参与者可以在仿真系统提供的平台上，选用代数方程，微分方程，差分方程，以及知识表达式来自己定义交易结算规则或各自的博弈策略，如同虚拟作战指挥仿真系统，这些主观决策是仿真系统的输入信息，而并非由仿真算法固定，在用数值仿真得到电力市场对扰动的时间响应曲线后，就可利用轨迹保稳降维（TSPDR）理论，根据实际的高纸轨迹来提取有界稳定性信息及结构稳定性信息，例如，计算电力系统动态阻塞的风险，求取电力市场的稳定裕度，市场崩溃的临界条件，支持控制决策，研究物理－经济稳定性的交互影响，并分析电力市场的结构稳定性。     

基于不同交易阶段的电力市场阻塞管理方法研究

开放的输电网络是电力市场化的一个重要方面，而如何进行阻塞管理是电力市场运作中必需解决的关键问题。根据电力市场交易的特点，按交易模式，交易周期，交易发生的顺序，把电市场分为几个不同的交易阶段，并提出分阶段分周期地进行阻塞管理的方法。给出了可考虑不同交易阶段电力市场阻塞管理的框架；同时针对各交易阶段阻塞问题的特点，采用不同的原则和方法来进行阻塞调度。对各交易阶段阻塞处理原则进行较详细阐述，并给出详细的数学模型。本文阻塞管理方法符合电力系统的实际运行情况，便于实施。     

新型输电权期权交易及其模式研究

引用和结合了国内外已经研究得比较成功的输电权交易模式,并在此基础上进一步结合输电阻塞管理各环节中经济性分析,对原有的模式进行了进一步的优化设计,提出了一种新的电力输电权交易模式,即电力发电商与电力用户之间的输电权期权交易模式。以输电阻塞损失期望值均衡为基础,使电力发电商与电力用户之间通过输电权期权交易,公平地承担输电阻塞引起的利益损失风险。同时,通过交易优化电力市场条件下电网潮流经济性流动,降低输电阻塞的发生。输电权期权交易的分析表明:输电权交易具有良好的特性,能够显著降低发电商与电力用户的阻塞利益损失风险,提高社会效益。     

新型输电权期权交易及其模式研究

引用和结合了国内外已经研究得比较成功的输电权交易模式，并在此基础上进一步结合输电阻塞管理各环节中经济性分析，对原有的模式进行了进一步的优化设计，提出一种新的电力输电权交易模式，即电力发电商与电力用户之间的输电权期权交易模式。以输电阻塞损失期望值均衡为基础，使电力发电商与电力用户之间通过输电权期权交易，公平地承担输电阻塞引起的利益损失风险。同时，通过交易优化电力市场条件下电网潮流经济性流动，降低输电阻塞的发生。输电权期权交易的分析表明：输电权交易具有良好的特性，能够显著降低发电商与电力用户的阻塞利益损失风险，提高社会效益。     

北美电力市场电力交易的标签化管理

在电力市场中,由于电力交易的合同路径与其所经过的物理路径并不相同,由此产生的电力平行流可能会引发输电阻塞,给电力系统带来严重的问题。针对该问题,北美电力可靠性委员会开发了一种基于Internet的电力交易标签化管理的信息系统,该系统通过多种方式进行阻塞管理。文中介绍了该电力交易标签化管理的基本原理,并对我国电力市场中电力交易的管理提出了建设性的意见。     

北美电力市场电力交易的标签化管理

在电力市场中，由于电力交易的合同路径与其所经过的物理路径并不相同，由此产生的电力平行流可能会引发输电阻塞，给电力系统带来严重的问题。针对该问题，北美电力可靠性委员会开发了一种基于Internet的电力交易标签化管理的信息系统，该系统通过多种方式进行阻塞管理。文中介绍了该电力交易标签化管理的基本原理，并对我国电力市场中电力交易的管理提出了建设性的意见。     

A two-time scale simulation for dynamic analysis of power systems

This paper proposes a two-time scale simulation approach of both short-term and long-term dynamics in power systems. The short-term transient period is analyzed by a full-time scale simulation while a quasi-steady state model of the power system is used to simulate long-term dynamics. The proposed method is inspired of Singular Perturbation theory to model the interaction between the short-term and long-term dynamics. Based on this interaction, a suitable criterion to determine when the quasi-steady state model of a power system can be considered as a uniform approximation of the full-time scale model is proposed, which also determines the appropriate switching time between models. The proposed method is demonstrated on the 10-machine, 39-bus New England system and a 46-machine, 190-bus equivalent Mexican system.     

封面+目录

随着我国电力体制市场化改革的深入,市场化的运营为电力市场参与者带来了风险。而在碳达峰、碳中和战略背景下,电力市场参与者在面对传统风险外,还需要面对低碳政策与碳市场带来的碳风险。作为重要的风险管理工具,电力期货在各大成熟的电力市场中有着广泛的应用,同时也引起了我国电力市场参与者的广泛关注。为定量研究引入电力期货对现货市场带来的可能影响,文章提出了一个双层电力市场仿真模型。该模型第一层对电力期货的市场交易行为进行了建模,第二层对电力期货背景下的发电企业最优报价策略进行了建模。基于所提模型,文章在一个六机组的电力市场环境下,针对两种合约签订方法进行了数值仿真实验。仿真结果显示,在两种合约签订方法下,电力期货的引入都有助于现货市场平衡每年高峰用电月份过高的现货电价与每年低峰用电月份过低的现货电价,从而帮助电力市场参与者进行风险管控。     

排放阻塞与输电阻塞的交互影响

除物理稳定性引起的输电阻塞外,电力市场和社会福利还受到一次能源、环保排放、技术支撑及多方博弈等因素的制约。这些影响市场竞争和效率的因素可统称为广义阻塞,它们共同约束着电力系统和电力市场的运行。其中,由减排约束造成的能源流不通畅可称为排放阻塞,受到了越来越多的关注。从机理、特性及时效等方面分析排放阻塞与输电动态阻塞的异同...     

电力系统数字仿真研究综述

介绍了电力系统数字仿真的概念及其应用，阐述了仿真模型及算法的研究现状，强调对仿真模型准确性评估的必要性，并进一步讨论了电力系统数字仿真技术的发展方向，为从事电力系统仿真工作的人员提供参考。     

Congestion management in hybrid power markets

This paper proposes a one-step methodology for congestion management of a hybrid power market that consists of a power pool and bilateral contracts between market participants. The proposed method is based on a modified Optimal Power Flow (OPF) model to minimize the total cost of generation and ancillary services. Transmission losses, reactive power support and congestion relief are provided centrally in one optimization step. The benders decomposition technique is applied to solve the proposed OPF problem. The congestions are relieved through an iterative process, which makes the congestion management scheme transparent to all the market parties. The IEEE-RTS is analyzed to illustrate the proposed technique.     

Congestion influence on bidding strategies in an electricity market

Much of the research on bidding strategies in an electricity market has focused on idealized situations where participants have limited market power and the transmission system is not constrained. Yet, congestion may act to effectively give a bidder market power, and consequently the ability to influence the market clearing price. In such a noncompetitive situation, the bidding strategies of market participants will change. In this paper, the electrical power market is modeled as an oligopoly market and the Cournot quantity model is applied to the bidding strategy problem. The bidding process with congestion management is modeled as a three level optimization problem. A statistical methodology is then proposed as a solution for large systems.     

发电商上网结算电价的预测模型

在电力市场中,电力价格一直是人们关注的焦点。虽然电力市场的结构因区域而不同,但这些电力市场有一个共同的特征就是电价具有很高的价格波动性,当电力供应商(发电商)、交易商和电力消费者都在这个波动的环境中把握自己的位置的时候,理解当地的电价变化规律就显得越来越重要。本文针对电力价格的波动性和多个大电网互联的情况下,提出了一种新的发电商上网结算电价的模型,给出了随机电价模型,并对此模型进行了分析。相比较已经存在的电价模型,这个模型是基于供求相互作用基础上的模型。文中对两个没有传输限制的市场由于市场参与者的信息延误导致价格差异进行了说明。同时,该模型还对系统拥塞情况的两个电力市场价格的相互转换进行了举例说明。     

Reliability assessment of restructured power systems using reliability network equivalent and pseudo-sequential simulation techniques

This paper presents a technique to evaluate reliability of a restructured power system with a bilateral market. The proposed technique is based on the combination of the reliability network equivalent and pseudo-sequential simulation approaches. The reliability network equivalent techniques have been implemented in the Monte Carlo simulation procedure to reduce the computational burden of the analysis. Pseudo-sequential simulation has been used to increase the computational efficiency of the non-sequential simulation method and to model the chronological aspects of market trading and system operation. Multi-state Markov models for generation and transmission systems are proposed and implemented in the simulation. A new load shedding scheme is proposed during generation inadequacy and network congestion to minimize the load curtailment. The IEEE reliability test system (RTS) is used to illustrate the technique.     

基于阻塞支路潮流变化量的阻塞成本分摊

该文对双边交易模式下阻塞成本分摊问题进行了研究，提出了一种新的阻塞成本分摊方法，可以实现线路阻塞成本在市场成员间的分配。按该方法，双边交易应分摊的阻塞成本与阻塞消除前后该交易在阻塞线路中的潮流变化量成正比。研究表明，采用该方法分摊阻塞成本，既能体现双边交易对发生阻塞的输电设备的影响程度，又能提供有利于缓解阻塞的信号。5节点系统算例验证了该文观点。     

基于改进单纯形法的输电网规划项目经济评估

输电网规划项目评估是电力系统规划决策中的重要一环，精确的评估需要考虑众多因素。当前电力市场环境赋予其更多新的特点，使输电网规划项目评估更加复杂。针对这种情况，美国加州独立系统调度机构（ISO）提出了一个用于输电项目经济评估方法学（TEAM）的基本框架，在这个框架中，从用户、发电厂商、输电网所有者或运行部门，以及全社会的角度出发，定义了4项经济评估指标。文中基于这个框架结构，采用改进单纯形法，通过发掘评估指标相对系统负荷变化具有近似分段线性的规律，对这一系列的经济指标进行了估算。在规划阶段原始数据极为有限的情况下，这种估算方法能够对各项评估指标进行快速、准确的估算，相对于传统的逐小时详细仿真计算方法优势显著。文中算例对3节点和修改后的IEEE14节点系统进行了指标估算，结果表明，文中提出的基于改进单纯形法的输电网规划项目评估方法是有效的，具有一定的实用价值。