南方区域统一现货市场出清计算仿真分析

适应南方区域市场发展趋势的电力现货市场的模拟和分析研究是南方区域电力市场建设的重要目标。目前南方区域电网规模庞大,现货市场集中出清的计算规模远超省级市场,求解难度较大,计算效率较低。基于2020年某日南方电网实际运行数据构建了云南贵州广东电能量市场出清算例;通过仿真模拟,量化分析了优化求解器、断面约束裕度、达界断面、全网负荷对于出清仿真系统计算效率、优化目标结果等的影响。仿真结果表明,随着断面潮流约束的收紧,模拟出清仿真的优化时间大幅增加,除去原有的达界断面约束可明显提升出清程序的计算速度,达界断面约束是影响程序计算速度的重要因素。     

应用图论建模输电网的电力现货市场出清模型

电力现货市场优化出清模型的难点是考虑安全约束的机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)模型。构建一个好的SCUC模型以提升求解速度是长期以来的研究热点。随着省电力系统规模的不断发展,以及国内省间电力现货市场的运行,现货市场对于出清模型的求解效率需求更为突出。该文对机组组合模型的研究历程进行详细综述,总结提出机组运行出力约束、出力上限约束、爬坡约束强化建模的机组运行模型;基于图论在线性最优潮流计算中的应用,构建输电网的环流潮流计算模型并引入SCUC模型,最终构建了一套可进一步提升求解效率的电力现货市场出清模型。最后通过多个大规模算例的计算分析表明,所提模型在保证不损失求解精度的同时,可有效提升求解效率,且对于阻塞频发的电力系统,优越性更为明显。     

区域电力现货市场差异化出清模型研究

区域电力市场建设是发挥市场力量在更大范围内优化配置资源、推动区域电力高质量发展的最有效举措之一。南方电网联系紧密,具备互联互通、自由流动的物理条件,具有区域市场一体化运作的独特优势。分别构建了面向区域电力现货市场的一级出清和两级出清模型,研究了差异化出清模型下省间联络线功率的功能定位和优化方法。然后,基于南方电网典型日96时段的实际运行数据,构建了南方区域电力现货市场出清模拟算例,并通过电力市场模拟运行软件量化分析结果,论证了一级出清模型在南方区域现货市场出清中的优势,包括出清流程简约、经济性最优等,同时也揭示了两级出清模型在南方区域现货市场中的运营风险和安全运行风险等。     

跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型

跨区域省间富余可再生能源现货交易采用市场化手段有效促进了可再生能源消纳.在保证出清计算效率的前提下,如何提升出清模型的适应性和拓展性,在跨区域省间现货出清中考虑更复杂的电网运行约束,已成为省间现货市场进一步发展的关键问题之一.文中提出了跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型.结合中国特高压交直流混联电网特点和跨区域省间输电定价机制,构建了基于电力流和交易流的跨区域省间交易网络模型,并提出了计及网络损耗折价的输电成本计算方法.在竞价出清中,考虑了输电通道可用容量、爬坡能力和断面潮流限额等安全约束,以社会福利最大化为目标,构建了跨区域省间现货交易优化出清模型.算例对比了优化出清和匹配出清的结果,验证了所提优化出清模型的有效性,并说明了所建模型的适用性.     

南方区域电力现货市场技术支持系统:出清功能部分

随着南方区域电力现货市场的建设,技术支持系统的开发工作正在稳步推进。由于南方区域电力现货市场的特殊性,技术支持系统中的出清功能需要进行定制化开发。本文深入分析了南方区域电力现货市场的特点,提出了开发出清功能需要解决的两个关键技术挑战:出清逻辑的设计和计算引擎的设计;最后针对这两个挑战分别给出解决方案,为开发技术支持系统的出清功能提供参考依据。     

适应电力现货市场运营的省级电网安全校核实现方案

中国电网特性复杂、运行约束多,随着电力现货市场的建设,对安全校核计算的精确性提出了更高的要求.文中分析了安全校核的内容以及影响其精确性的因素,提出了针对电力市场运营的省级电网精细化安全校核方案,包括以下3个方面:在电网模型方面,提出了低电压等级电厂并网和联络线等值计算方法,分析并设计了停运设备复役操作和设备的未来态工况计算;在算法流程方面,梳理了现货市场优化出清和安全校核的关系,提出了市场出清、断面限额计算与安全校核混合迭代计算流程;在辅助信息方面,针对区域输电断面,基于设备与断面、断面与断面之间的关系提出了各区域断面和全网的备用计算方法.最后,通过中国某省级电网实际运行情况,证明所提方案可有效提升安全校核的准确性.     

考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场物理交割建模及快速求解算法

文章对带储能的风电参与中长期电能量市场化交易机制进行研究。基于市场建设的现实国情,在考虑了风-储系统的技术特性以及运行约束的基础上,针对带储能的风电场参与直接交易的模式,融合中长期-现货市场物理交割原理,建立了相应的中长期-现货市场联合出清的带安全约束机组组合模型,该模型本质上为一含随机变量的NP-hard复杂优化问题。为提高求解效率,文章进一步提出了基于典型日序列机组组合的快速简化算法,不仅有效解决了中长期电力市场运行中不同负荷曲线日期的机组爬坡衔接问题,而且大力提高了计算效率。基于IEEE 39节点系统算例仿真,本文所提的考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场联合出清模型及快速求解算法的有效性得到验证,且计算效率和相对误差均得到满足。     

深度学习辅助约束辨识的电力市场快速出清方法

日前电力市场出清需要求解大规模安全约束经济调度问题,尽管实际采用线化处理方法,但需要考虑N－1场景下的大量安全约束,导致其规模庞大,难以快速求解。提出了一种深度学习辅助的日前市场快速出清方法,以满足快速出清计算场合的应用需求。首先,设计基于深度神经网络的安全约束经济调度模型计算框架,将深度学习技术应用于日前电力市场出清计算过程,兼顾安全约束经济调度模型的求解速度和求解精度;其次,提出面向起作用约束辨识的深度学习策略,从特征向量、深度神经网络结果处理2个方面,实现安全约束经济调度起作用约束集的辨识,并将其纳入日前市场出清模型,以简化模型的复杂度;最后,在接入新能源的IEEE 30标准测试系统中验证了所述方法的有效性。利用深度神经网络预辨识安全约束经济调度模型的起作用约束,有利于降低模型复杂度,提高日前市场出清的计算效率。     

深度学习辅助约束辨识的电力市场快速出清方法

日前电力市场出清需要求解大规模安全约束经济调度问题,尽管实际采用线化处理方法,但需要考虑N－1场景下的大量安全约束,导致其规模庞大,难以快速求解。提出了一种深度学习辅助的日前市场快速出清方法,以满足快速出清计算场合的应用需求。首先,设计基于深度神经网络的安全约束经济调度模型计算框架,将深度学习技术应用于日前电力市场出清计算过程,兼顾安全约束经济调度模型的求解速度和求解精度;其次,提出面向起作用约束辨识的深度学习策略,从特征向量、深度神经网络结果处理2个方面,实现安全约束经济调度起作用约束集的辨识,并将其纳入日前市场出清模型,以简化模型的复杂度;最后,在接入新能源的IEEE 30标准测试系统中验证了所述方法的有效性。利用深度神经网络预辨识安全约束经济调度模型的起作用约束,有利于降低模型复杂度,提高日前市场出清的计算效率。     

交直流混联区域电网现货市场出清模型研究EI北大核心CSCD

不同于省级电网全交流线路的架构,区域电网通常为交直流混联,区域电网现货市场出清模型需考虑由此带来的特殊问题。为此,首先分析了交直流混联电网与纯交流电网在设计电力现货市场时的不同点,并提出对应的交直流联络线功率优化机制、框架协议执行电量处理机制、联络线网损处理机制、联络线输配电价处理机制。在此基础上,结合省级电力现货市场出清模型,重点构建了包括安全约束的机组组合、安全约束的经济调度、节点电价定价模型在内的考虑交直流混联的区域电网现货市场出清模型。通过区域电网联合出清,电力资源实现最优配置,相比单省市场,能够大幅提升社会经济效益。最后,通过算例验证了所提模型的正确性和有效性。     

面向现货市场出清的条件断面约束模型化处理方法

文章基于日前现货市场出清的计算流程,对实际电网运行极限单的条件控制断面约束进行分类,并针对性的提出了单一变量控制的条件断面、多个变量控制的"与""或"逻辑条件断面的模型化处理方法。将复杂条件控制断面纳入现货市场出清的建模、求解,降低了针对条件断面越限进行校正决策的难度和人工干预程度,增强了调度计划的趋优性,有利于改善极端场景下的节点电价分布情况。基于含条件断面的IEEE118节点系统开展算例分析,将所述模型化处理与常规的后验匹配处理的现货市场出清结果进行比对,分析了模型化处理方法对发电计划、调度成本、节点电价、计算耗时等方面的影响,由此验证了所提方法有利于增强电网运行控制与现货市场模式之间的适配性。     

考虑振动区和水-电耦合的现货市场出清模型

梯级水电站优化调度模型具有振动区、带时滞、非线性等特点,其市场出清问题需要增加更多离散变量数;同时,电力市场中水力和电力存在复杂的耦合约束,使得计算时间显著增加,难以满足实际生产需求。首先,对电力现货市场水-电耦合产生的物理制约进行联动分析,建立了考虑水-电耦合约束的出清模型;然后,针对水-电耦合约束中振动区的大量离散变量,基于电厂的流域关系和隶属关系,将振动区相关变量和约束进行压缩;最后,基于实际电网数据开展了算例分析。结果表明,所提现货市场出清模型和变量降维方法可以有效减少含梯级水电的市场出清时间,满足电力现货市场的实际运行需求。     

交直流混联系统一体化日前现货市场优化出清方法

随着电力现货市场建设的推进,可控高压输电技术具备通过市场主导的能量管理方式实现对系统资源进行优化配置的能力。文中基于Benders分解方法对交直流混联系统的交流潮流安全约束机组组合（SCUC）优化调度问题进行求解。将直流系统的运行模式等效为虚拟电机对（VM）模型以跟踪市场运行参数变化进行基于安全约束经济调度（SCED）的市场出清,并建立了考虑偏差控制、直流系统过网网损和转运费的优化调度SCUC和市场出清SCED的协调模型,提出了考虑静态安全校核的交直流混联系统在电力现货市场环境下一体化协调出清的方法。通过基于电压源换流器的高压直流系统直接参与批发市场的出清应用为例,验证了市场出清模型和方法的有效性。     

一种基于拉格朗日与时间解耦的超大规模SCUC求解框架

安全约束机组组合（security constrained unit commitment,SCUC）是电网出清场景中最为广泛使用的一类模型。建立了一种针对超大规模SCUC现货市场出清问题的求解框架,首先提出了SCUC问题的时间解耦求解方法,通过缩小问题的规模来加快求解速度;其次针对时间解耦后模型的子问题提出了拉格朗日松弛求解技术,在不影响求解准确度的情况下,有效降低了关键困难约束的求解难度。数值实验证明,所提出的框架极大地提升了求解效率,且十分稳定。     

考虑碳排放权交易市场影响的日前电力市场两阶段出清模型

作为推动中国“碳达峰、碳中和”目标的重要政策性工具,碳排放权交易(CET)市场的运行预计将对电力市场的出清产生深远影响。针对现有出清模型无法平衡不同目标的冲突且控制碳排放效果不明显的缺点,提出了考虑CET市场影响的日前电力市场两阶段出清模型。第1阶段,建立电力系统总运营成本最小和发电企业碳排放成本总和最小的多目标优化模型;第2阶段,建立以最小化电力系统总运营成本为目标的追踪模型,该模型满足第1阶段获得的Pareto最优解形成的约束。传统加权和法难以获得多目标优化问题分布均匀的Pareto前沿,且无法在非凸区域找到Pareto最优解。因此,采用自适应加权和法求解第1阶段多目标优化问题的完整Pareto前沿。最后,对中国某省级2278节点系统进行了算例分析和两阶段出清模型有效性验证。算例结果表明,CET市场运作将抬高日前电力市场出清价格。     

考虑备用共享的区域电力现货市场出清模型

在推进我国新一轮电力体制改革和建设全国统一电力市场的背景下,为了打破省间壁垒,缓解现行区域电力市场部分省份因备用容量不足和源荷逆向分布而存在的电力紧缺或“三弃”问题,引入备用共享机制和联络线协调优化的运行方式,构建了包括安全约束机组组合模型和安全约束经济调度模型在内的区域电力现货市场电能与备用联合出清模型。通过考虑备用共享的区域电力现货市场电能与备用联合出清,实现了电力资源在更大范围的优化配置,有效提高了系统运行的经济性和可靠性。以两个互联的IEEE 30节点系统模拟区域内两省间电力市场交易,验证了所提模型的正确性和有效性。     

分段竞价在区域电力市场中的应用方案

结合分段竞价的基本规则和原理模型,对分段竞价在区域电力市场中的应用难点进行了研究。在优先安排水电后,讨论了修正后负荷曲线划分容量段的实用方法;针对区域电网需要根据各省差异而划分价区的实际情况,在竞价出清过程中引入了省间潮流断面约束,从而实现了自动划分价区;在竞标选择和约束下调时,结合机组最小技术出力和省间潮流断面输送容量约束,采用按比例的方法分配报价相同机组的容量。考虑了负荷容量平衡、机组出力、省间潮流断面等约束,建立了区域电力市场分段竞价数学模型。结合以上实用化处理方法,该模型可以采用排队算法求解。对包含87台火电机组的实际系统进行仿真计算,验证了该方法的有效性。计算结果显示区域电力市场采用分段竞价方式,对电网公司和发电公司都是较好的方案。     

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。     

电力现货市场出清边界数据管理系统设计与实现

为解决电力现货市场环境下调度优化、市场交易及其他生产系统之间存在数据壁垒问题和电力现货市场出清算法边界数据质量低下的问题。本文根据现阶段电力现货市场出清的实际情况,设计与实现一套电力现货市场出清边界数据管理系统完整架构,通过实现对各个生产系统的数据分类管理功能、市场出清边界数据的智能校验和市场出清结果的智能分析功能,为现货市场出清提供有力的技术支撑。并为解决现实出清算法边界数据质量问题,提出了一种对现货市场边界数据进行完备的数据校验方法和出清结果数据智能分析的自动化技术。通过电力现货市场边界数据管理系统解决现货市场出清的面临的数据质量问题,大大提高现货市场出清的成功率,为调度工作人员进行数据分析和决策提供有力的技术支撑。     

市场环境下的区域电网安全校核方法

省级电力现货市场的安全校核一般采用边界等值的模式,不能保证联络线各支路未来潮流的准确性,因此需要进行区域电网的安全校核和校正。为此,文中设计了一种考虑省级电力市场运营的区域电网校核方案：首先,各省基于联络线初始计划进行初次出清,并把出清结果上报区域调度;其次,进行区域整体安全校核,获得准确的设备越限结果,通过反向等量配对调整建立越限约束和机组的相关性,并生成各省现货市场对应的区域越限安全约束集;最后,下发区域越限安全约束集到相应省份,各省考虑区域关键安全约束集重新出清,协调至区域电网满足安全约束。所提出方法通过电网算例进行了验证。