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。     

多能源参与的电力主辅市场联合优化模型

我国新一轮电力体制改革稳步推进,成效显著。辅助服务市场与现货市场的协调运行方式已成为下一阶段现货市场试点建设的关键问题之一。风电、光伏等多种类型的发电资源共同参与电力市场竞争,已成为我国电力市场发展的必然趋势。为此,提出了多能源参与的电力现货与辅助服务市场的联合运行方式,构建了现货与辅助服务市场的联合优化出清模型,包含了常规火电机组、水电机组、风电、光伏等新能源机组共同参与市场竞争,考虑了机组运行与电网运行的各类安全约束条件。在此基础上,构建了算例验证所提出的联合优化模型的正确性与有效性,分析了主辅市场联合运行的出清结果与效益。     

含大规模水电的电力现货市场出清及价格机制研究

在我国水资源丰富的西南地区,电力现货市场和"碳达峰、碳中和"的发展背景要求构建大规模水电参与的电力现货市场,在保障清洁能源消纳的同时,形成正确的市场价格引导信号。对此,以水电装机占比较高的西南地区电力市场为背景,总结大规模水电电力市场需解决的几个重点问题。基于现货市场两轮出清方法,提出水电等清洁能源与火电同台竞价模式下4种节点电价计算与市场结算方法,并对这4种模式进行对比分析,得出建议方案。场景算例表明,所提建议方案中的节点电价计算方法可以低价信号促进清洁能源消纳,同时抑制径流式水电、风光机组因保障消纳政策投机报高价的行为。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

海南电力现货市场的机制设计比对及建设路径探讨

根据南方区域统一电力现货市场建设的规划部署,南方各省区将于2020年底前具备开展区域电力现货市场的基本条件。本文首先针对海南电力现货市场建设面临的"大机小网"、"多类均衡的电源结构"、电力交易中长期交易起步较晚等现实情况,总结了海南电力现货市场建设的关键问题;然后,从中长期交易品种设计、现货市场价格机制、核电参与竞价机制等方面对电力现货市场关键机制展开比对研究;最后,基于南方区域电力现货市场建设的原则和框架,结合海南电网实际情况,提出了海南电力现货市场建设的分阶段实施路径,为海南电力现货市场方案设计以及其它省级现货市场机制设计提供借鉴。     

耦合水电弃能消纳的日前现货市场多阶段出清方法EI北大核心CSCD

如何破解梯级上下游电站报价不匹配导致的竞争性弃水,是高比例水电现货市场出清中的基础性理论和实践难题。为此,基于节点电价出清机制,从弃水原因出发,提出一种耦合水电弃能消纳的多阶段日前现货市场出清方法。该方法第一阶段引入弃能电站报价修正策略,通过等比例调减弃能电站报价,实现市场优先出清;第二阶段引入上游电站电量控制策略,利用下游电站弃能反向推算上游电站应削减电量,构建了多时段耦合电量控制约束,通过减少上游放水削减下游弃能;第三阶段引入上游电站出力控制策略,考虑梯级滞时精细化推算上游电站各时段出力上限,构建了出力控制约束,进一步调减弃能;最后基于“谁获利、谁负责”的公平性原则,构建了多阶段结算补偿策略。实例分析表明,提出的方法能够有效协调上下游电站出清电量,避免报价不匹配导致的竞争性弃水,为高比例水电市场现货交易提供了新的思路。     

黑龙江电力现货市场建设建议及结算机制设计

电力现货市场建设是我国深化电力体制改革的关键环节。第一批8个试点省份对电力现货市场建设进行了有益探索,但也遇到了价格信号不明晰、部分省份用户未参与、结算资金不平衡等问题。作为非试点省份,黑龙江具有电源种类单一、灵活性资源匮乏、新能源及供热机组占比高、调峰矛盾突出等独有的困难。基于试点省份电力现货市场的建设经验,分析了不同市场模式的优缺点,结合黑龙江的电力生产实际情况,给出市场体系设计、用户和新能源参与电力现货市场方面的建议;对日前市场的不同出清方式进行对比,设计了黑龙江日前市场的建设路径;剖析了试点省份双轨制不平衡资金和市场化不平衡资金产生的机理,设计了计划与市场解耦的方法以及基数电量的分配方式,得到了一种在试点省份基础上进行改良的结算机制,以期推动黑龙江电力现货市场建设的健康发展。     

电力现货市场环境下虚拟电厂的优化调控策略

分布式能源因其容量小、地理位置分散的特点，无法独立接入电网，虚拟电厂作为独立调控主体能够聚合各类分布式能源参与电力市场交易。电力现货市场环境下，虚拟电厂的调控策略对其参与多品种交易的收益影响较大。为此，提出一种电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控策略。首先说明虚拟电厂参与多品种交易的调控流程；然后利用场景规划法和条件风险价值处理风电机组、负荷、电价和调频信号不确定性造成的影响；在此基础上，进一步地提出电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控模型，利用分支定界算法求解模型得到最优调控策略；最后进行算例仿真。结果表明，所提的虚拟电厂优化调控策略不仅提高自身的经济效益，促进新能源的消纳，还减小系统削峰填谷压力，有利于系统安全稳定运行。     

电力现货市场下激励型需求响应交易机制及出清模型

为了进一步推动中国电力现货市场的建设,考虑发电侧和负荷侧共同参与、公平竞争的市场化交易模式将是电力现货市场未来发展的趋势。鉴于国内现货市场需求响应的研究尚处于起步阶段,需求响应产品如何参与市场是亟待解决的问题,对此设计了一种适用于目前国内电力现货市场的计及激励型需求响应的交易机制和出清模型。首先分析了批发市场下激励型需求响应的参与方式,探讨相关的交易机制和响应效益评估方法;然后,根据参与用户的市场投标信息构造激励型需求响应的现货市场竞价模型,在能量与备用市场联合优化模式下提出计及激励型需求响应的市场出清模型。最后,通过IEEE-30节点算例对激励型需求响应的市场效益进行定量化分析,验证了所提方法的实用性和模型的有效性。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

考虑现货市场竞价空间的梯级水电站中长期合同电量分解模型

电力中长期市场与现货市场衔接的核心问题之一是中长期物理执行合同到短时间尺度的合理分解。为缓解现货市场电价的剧烈波动和促进市场的平稳运行,建立了考虑余留现货竞价空间均衡化并兼顾各流域梯级水电站间合同分解公平性的中长期合同电量分解非线性规划模型。该模型考虑了梯级水电站间紧密的水力和电力联系以及合同电量的执行要求,并采用多项式拟合技术处理模型中多变量耦合非线性关系。文中以中国西南地区水电富集的云南电力市场为背景进行案例分析,结果表明该模型能够合理地分解各流域梯级水电站中长期交易合同,并为现货市场提供均衡化的竞价空间。     

耦合复杂水力联系的跨区交易现货市场出清模型

上游水电站的发电量通过上、下游水力联系可直接影响下游水电站的可发电量,该水力联系增加了现货市场出清建模与求解的难度。为此提出了耦合复杂水力联系的跨区交易现货市场出清模型。该模型首先将非线性约束线性化,然后再引入梯级水电站簇,将复杂水力联系转化成水电站群的最大、最小发电量,进一步将水电机组以满足水电站群发电量约束的等效火电机组方式参与现货市场出清,从而消除复杂水力联系。以中国云南水电外送广东为例进行验证。结果表明,出清结果能满足各项机组运行约束,并能如实反映市场价格信号;梯级水电站簇发电量约束的阻塞分量可以合理表征流域来水造成的阻塞成本。     

基于国外现货市场与四川实际的现货市场建设分析

现货市场是电力市场建设的关键环节,同时对推进国家电力体制改革、打破电力行业垄断、实现电力资源市场化的合理配置具有重大意义.基于分析国外电力现货市场建设经验,结合四川水电清洁能源大省、电网结构复杂的特点,从市场模式、市场主体、交易品种、电价机制、结算机制以及弃水量大、阻塞断面较多、弃水期与非弃水期市场差异化较大等问题出发...     

计及实时电量交易的售电公司日偏差电量考核优化模型

启动现货市场的目的是建立电力中长期交易和现货交易相结合的市场化电力电量平衡机制,而在市场运营机制不完善的建设初期,以日为结算期的短期考核机制有利于市场公平交易,稳定现货市场中的电力电量波动。为了更直观地体现短期偏差电量考核对售电公司收益及经营策略的影响,构建了计及日偏差电量考核机制的售电公司日前市场收益模型。基于实时市场购电和与储能电站电量交易,建立了以售电公司收益最大化为目标的日偏差电量考核优化模型。基于广东省2017年交易数据模拟典型日现货交易和实际用电情况,对比分析模型优化效果,并对统一出清价和单位考核成本及与储能电站的交易电价、正、负偏差量进行了敏感性分析。结果表明：该优化策略可明显提高售电公司收益;统一出清价、单位考核成本和向储能电站购电电价对额外成本影响最大,向储能电站售电电价对额外收益影响最大,正、负偏差量对售电公司整体收益影响最大。     

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。     

现货市场环境下低水头梯级水电群精细化建模出清方法

梯级水电站间存在水力时空耦合关系,低水头电站调节性能较弱,在日尺度范围内水头变化较大,耗水率也随之变化,因此,在日前现货出清模型中不宜通过全天固定耗水率对低水头电站进行梯级水电约束简化处理。结合广西电网电力市场需求,以全社会购电成本最小及优先消纳清洁能源为优化目标,充分考虑低水头电站的水力特性曲线等复杂约束并对其进行线性化处理,构建基于梯级水电群精细化建模的日前出清模型,并调用商业优化求解器对模型进行求解。将广西电网34座水电站、101座新能源电站和47台火电机组的真实日发电计划边界数据作为参考,仿真结果表明所建模型能适应低水头电站的水头波动特性,反映梯级水电站之间出力和库容的联动关系,提升低水头梯级水电群的可发电能力。     

电力市场中梯级水电站组合交易策略研究

电力市场中梯级水电站担负着系统调峰、备用等功能,由于梯级水电站受到丰水、枯水季节变化,自身发电效率降低,进而影响其在市场中的交易.针对梯级水电站自身入库径流随机性,汛期需要兼顾防洪、发电、航运等等不确定因素以及市场中的电价波动等等特点,提出把梯级水电站交易方式按照时间先后尺度分为上下两层,每层采用序贯决策中的Markov决策,把梯级水电站的在电力市场中的交易过程描述为多时间尺度的Markov动态决策,以构建梯级水电站在市场中交易的序贯决策模型.根据系统负荷需求与梯级自身发电容量限制,采用随机动态规划算法优化各层的交易决策变量、梯级各电站出力过程,以实现梯级水电站期望收益最大目标.实例表明该方法具有很好的实用价值.     

省级电力现货市场技术支持系统技术架构设计

随着中国新一轮电力体制改革的推进,电力现货市场技术支持系统的建设已刻不容缓,现货市场应用功能的建设对电力现货市场的正常运营和电网的安全稳定运行尤为重要。文中首先分析了电力现货市场运营和电网调度运行的关系,以及电力调度自动化系统的现状。然后,开展电力现货市场技术支持系统的技术方案研究,综合考虑了试点省省内现货市场开展的差异性,提出了基于调度自动化系统建设电力现货市场子系统的思路和目标,重点从软件、硬件、安全防护和平台集成等方面介绍了建设技术方案。之后,对出清算法、安全防护、市场监测与分析、模拟仿真、双活系统数据同步等关键技术进行了探讨。最后,对系统建设成效进行了分析。所提技术架构能够适应电力现货市场运营需求,为后续省级电力现货市场技术支持系统的研究与建设工作提供了参考。     

电力现货市场环境下提供位置信号电价机制的协同作用

对电价中的位置信号及能够提供位置信号的电价机制进行分类梳理和总结,对电力现货市场环境下电价中位置信号的作用进行分析;结合电力现货市场仿真,定量分析在不同的电网结构及系统阻塞条件下,电能量现货市场中的“节点边际电价（LMP）机制”和“分区输电定价”机制在实现其作为公共事业服务价格作用方面的协同作用关系;结合中国某省电网的实际情况,通过电力现货市场仿真和电价测算对分析结果进行验证,为中国电力现货市场环境下的电价机制选择提出建议。     

电力现货市场环境下提供位置信号电价机制的协同作用

对电价中的位置信号及能够提供位置信号的电价机制进行分类梳理和总结,对电力现货市场环境下电价中位置信号的作用进行分析;结合电力现货市场仿真,定量分析在不同的电网结构及系统阻塞条件下,电能量现货市场中的“节点边际电价（LMP）机制”和“分区输电定价”机制在实现其作为公共事业服务价格作用方面的协同作用关系;结合中国某省电网的实际情况,通过电力现货市场仿真和电价测算对分析结果进行验证,为中国电力现货市场环境下的电价机制选择提出建议。