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。     

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。算例给出了不合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。     

解读当量电价法

通过对当量电价法与统一出清电价法的对比分析,证实了当量电价法不但符合电力系统运行特点,而且与统一出清的边际成本电价法一样,能够提供丰富和正确的经济学信号。但发电上网当量电价法又是在保持优良加载顺序条件下,将边际成本性质的最小成本折线,提升到参考系的平均成本水平,这就使当量电价理论区别于传统的边际成本理论,将经济学的边际成本理论和会计学的平均成本理论统一起来。因此,文中指出,当量电价法是一类新的定价方法,它有严格的经济学基础,特别适用于有强烈规模经济性的电力市场。同时,它还解决了市场效率和投资充分回报这个两难问题;特别是在电力短缺情况下,可以自动抑制电价的飞升,又可以对发电厂商的不良市场行为自动实现有效而合理的惩罚,解决了缺电条件下同样能开放电力市场的重大难题;并提供了与政府职能相称的有效、合理的监管手段。当量电价法不失为一种适用于电力市场的优秀的定价方法。     

从加州电力危机看稳健的当量电价体系

加州电力市场危机最主要的教育是忽视电力生产消费的基本特征,把电力看作一般商品。采用了没有库联营的纯经纪人交易模式和具有易变性的单一电价体制;以及在运行备用辅助服务市场中采用实时采购的模式与定价方法;在市场体制与机制上出现了大问题。这些问题作者在加州电力危机出现之前已有察觉并有研究成果发表,且先期发展了当量电价原理和体系,并在此首次提出了电力市场稳健性的四个概念和问题。对照加州电力市场危机,论证了当量电价理论体系在五个方面表现出来的稳健性,提出了深入研究电力市场稳健性的新任务。     

当量电价体系及相关制度设计:(七) 阻塞管理的当量电价法

输电阻塞本质上是输电容量的不足。传统的短期边际成本输电定价方法使网公司的收入严重不足，相应电价也不能给出充分反映输电容量不足的信号，而输电当量电价却有独特优势。在输电当量电价模型基础上，采用用户上报支付意愿的方法，建立了直接阻塞管理模型。该模型还可以在仅仅用电价调控阻塞无能为力的情况下合理削减负荷，同时又可获得充足而又合理的电网扩建资金,有利于输电网的投资扩容，从根本上缓解阻塞问题；通过用户上报支付意愿，引导用户参与阻塞管理。算例中将输电当量电价法与传统短期边际成本方法做了比较，并讨论了与支付意愿有关的市场特性。结果表明，该方法更合理、更有效。     

当量电价体系及相关制度设计:(七) 阻塞管理的当量电价法

输电阻塞本质上是输电容量的不足。传统的短期边际成本输电定价方法使网公司的收入严重不足，相应电价也不能给出充分反映输电容量不足的信号，而输电当量电价却有独特优势。在输电当量电价模型基础上，采用用户上报支付意愿的方法，建立了直接阻塞管理模型。该模型还可以在仅仅用电价调控阻塞无能为力的情况下合理削减负荷，同时又可获得充足而又合理的电网扩建资金，有利于输电网的投资扩容，从根本上缓解阻塞问题；通过用户上报支付意愿，引导用户参与阻塞管理。算例中将输电当量电价法与传统短期边际成本方法做了比较，并讨论了与支付意愿有关的市场特性。结果表明，该方法更合理、更有效。     

当量电价体系及相关制度设计:(五)AGC的当量定价与考核及其保证金制度

市场条件下电力库要向发电商购买自动发电控制（AGC）辅助服务。文中 发展的AGC当量电价法首先利用概率学实用当量电价法，日前评定出次日各机组AGC的容量成 本价值，以及为此预留AGC容量的机会成本价值，而次日各机组AGC的总价值是这两者之和。 文中用一个简化方法作上述叙述，回避了较复杂的随机生产模拟技术。同时建议了一个保证 金制度，即在日前支付中先持留上述AGC总价值，日后经过考核再返还。AGC当量电价法利用 当日机组收到的AGC指令和有功出力的实时记录，计算它们每小时的统计学的相关系数，依 此实现日后考核与返还，包括了奖与惩。文中还讨论了应用中的若干问题。新方法充分发挥 了当量电价方法的长处，也能体现AGC平衡负荷随机波动的本质,其保证金制度又是市场上有 效的制度。     

当量电价体系及相关制度设计:(五)AGC的当量定价与考核及其保证金制度

市场条件下电力库要向发电商购买自动发电控制(AGC)辅助服务。文中发展的AGC当量电价法首先利用概率学实用当量电价法，日前评定出次日各机组AGC的容量成本价值，以及为此预留AGC容量的机会成本价值，而次日各机组AGC的总价值是这两者之和。文中用一个简化方法作上述叙述，回避了较复杂的随机生产模拟技术。同时建议了一个保证金制度，即在目前支付中先持留上述AGC总价值，日后经过考核再返还。AGC当量电价法利用当日机组收到的AGC指令和有功出力的实时记录，计算它们每小时的统计学的相关系数，依此实现日后考核与返还，包括了奖与惩。文中还讨论了应用中的若干问题。新方法充分发挥了当量电价方法的长处，也能体现AGC平衡负荷随机波动的本质，其保证金制度又是市场上有效的制度。     

当量定价机制下发电商的产量决策分析与比较

分析了当量定价机制下发电商的最优产量决策,比较了当量电价、统一出清和按报价支付3种定价机制对发电商的产量决策的激励作用。指出在统一出清和按报价支付定价机制下,发电商会通过持留行为滥用市场力,而在当量电价下,尤其在缺电情况下,发电商的最优产量决策仍然是申报其最大可用容量,而不是持留发电容量。当量定价方法激励发电商申报全部容量的机制,可以保证电力市场的充裕容量,从而实现了电价乃至市场的稳健性。     

双边交易过网服务的当量电价原理与方法

电力交易在库联营的基础上开放双边交易有着重要的市场意义，然而相应的过网服务定价却是一个复杂的问题，该文论述了过网费中除了应考虑输电线路的运行和投资成本回收之外，还应包括网络堵塞和优化调度的机会成本。以及交易中心购自库联营发电并通过输电网提供的负荷跟踪和事故备用辅助服务成本等6项主要成分。由于负荷跟踪和事故备用是两项可选择的辅助服务，从而构成了过网服务的3个水平，应用先期发展的发电与输电当量电价原理和方法，分别建立了3个过网服务水平下的数模和算法，展现了综合计入电量和容量成本的当量电价原理和方法解决这类复杂问题的优越性。算例给出了3个服务水平下的过网电价日变化曲线和成份，计算表明：当过网主路径附近存在堵塞时，过网费率灵敏于负荷水平（峰谷时段）和过网节点（注入与吸出），该文为日后自动收取过网费，或由政府审定过网费率提供了理论与方法。     

备用市场运营方法的探讨

在电力市场环境下，系统备用的获取和定价面临着新的问题。原有的强制无偿提供等获取方式很难再适用于新的环境。形成竞争的备用市场不失为一种解决电力市场环境下的备用的获取和定价问题的较好方法。在电能量市场建设的同时建立备用市场，更有助于保证电能量市场的公平、公正运营。以上述观点为基础，对备用进行了多角度的分类、介绍并分析了现有的备用的获取与定价方法、设计了竞争的备用市场的竞价方法和结算办法，为备用市场的建设提出实用、可行的运营方案。     

电力市场中的备用需求和备用调度

确定性方法和概率性方法是 2种不同的确定备用需求容量的方法 ,2种方法相比 ,概率性方法能够更好地反映系统的可靠性 ,确定的备用容量更为合理。在分析概率性方法的基本原理的基础上 ,结合电力市场对几种确定备用需求的概率性方法 ,进一步提出了一种以用户要求作为可靠性风险指标的确定备用容量的方法。对于最优化备用需求所带来的新的策略竞价问题 ,较好的一个方法是对系统中非计划停机采取惩罚 。     

A basic framework for generating system operating health analysis

A probabilistic technique is presented in this paper to assess the operating reserve requirements in a system. In this approach, the generation system is classified into different system operating states. This technique combines deterministic with probabilistic indices to monitor the well-being. The system well-being as designated by deterministic criteria are identified as being healthy, marginal and at risk. A risk index designated as the generating system operating state risk (GSOSR) is defined in this paper as the probability of residing in an undesirable operating state. Technique together with the effect on the GSOSR and the system operating state probabilities of factors such as lead time, system peak load, load forecast uncertainty and generating unit derated states are illustrated by application to the IEEE-RTS (reliability test system)     

Capacity reserve assessment using system well-being analysis

Deterministic methods are widely used in operating reserve assessment and in small isolated power system capacity planning. These approaches do not normally include any explicit recognition of system risk and do not provide comparable risks for systems of different size or composition. Many large power systems, therefore, use probabilistic methods for generation adequacy evaluation. The reluctance to utilize the existing probabilistic techniques in both large and small systems dictates a need to create a bridge between the two different approaches. This paper presents a new probabilistic method designated as `system well-being analysis', which incorporates the accepted deterministic criteria in the definition of `healthy' and `marginal' power system states. This paper illustrates methodologies to evaluate the system well-being indices of practical systems and describes how they can be used in the assessment of power system capacity reserves     

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。     

电力市场环境下运行备用问题的研究

运行备用作为辅助服务的一种，在维持电力系统的安全可靠性、提高系统运行质量，缓解高峰负荷电价等方面具有举足轻重的作用。在电力市场环境下，运行备用的获取和定价面临着许多新的挑战，相关研究工作散见于各类文献中，所探讨的内容主要涉及了：运行备用定价机制的框架性研究，发电侧对备用市场的决策响应与投标策略，可中断负荷管理和对停运成本的分析评估，以及如何制定出兼顾经济性和可靠性的定价策略等相关问题，对国内外在这些方面的研究工作做简要综述。     

Probabilistic reactive power procurement in hybrid electricity markets with uncertain loads

This paper presents a novel probabilistic algorithm for optimal reactive power provision in hybrid electricity markets. The proposed algorithm is a six-stage multiobjective nonlinear constrained optimization problem which takes into account load forecasting inaccuracies. Considering a set of probable forecasted loads, a three-component expected total market payment function is suggested being minimized as cost function of the first stage. Besides economic issues, expected voltage security margin, deviation from multilateral and pool based energy transactions, deviation from spinning reserve contracts, having adequate local reactive power reserve in each voltage control area of the system and transmission congestion probability are well thought out in stages 2-5 as technical aspects of the market. Finally, in the last stage, using different weighting factors to compromise between all objects, a probabilistic multiobjective function is presented to find the best reactive power market schedule. The proposed algorithm is applied on IEEE 24-bus test system. As a benchmark, Monte Carlo Simulation method is utilized to simulate the market of given period of time to evaluate results of the proposed algorithm, and satisfactory results are achieved.     

单一时段和多时段下区域旋转备用的获取

在满足区域购买备用成本最小的目标下,基于"协调运作"的备用交易模式提出了单一时段内获取区域旋转备用容量的两种方法:①报价排队法,按照区域统一边际备用价格结算.②非线性规划法,按照机组实际报价结算,然后扩展至多时段内区域备用获取的计算,通过全局优化得到了优化后的区域备用容量,体现了区域间的备用支持,降低了获取的备用容量,优化了各地的电力资源.仿真算例分别说明了单一时段和多时段下区域备用获取的方法和计算结果.