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电力市场阻塞管理阻塞管理的最优调度

2018/06/1981 作者:佚名
导读: 由于电力商品具有无法大量存储,且必须实时平衡等特点,所以目前所有的电力市场都设立了系统运行机构(ISO,以负责系统的安全调度、执行阻塞管理等任务。短期阻塞管理是一交易计划调整策略的制定问题,即最优调度问题。它决定系统资源的短期优化配置并确保系统的安全性 。电力市场存在多种交易模式,如联营体交易模式、双边和多边交易模式,以及联营体和双边混合交易模式。在不同的交易模式下,系统调度人员将面对不同的

由于电力商品具有无法大量存储,且必须实时平衡等特点,所以目前所有的电力市场都设立了系统运行机构(ISO,以负责系统的安全调度、执行阻塞管理等任务。短期阻塞管理是一交易计划调整策略的制定问题,即最优调度问题。它决定系统资源的短期优化配置并确保系统的安全性 。

电力市场存在多种交易模式,如联营体交易模式、双边和多边交易模式,以及联营体和双边混合交易模式。在不同的交易模式下,系统调度人员将面对不同的优化问题。

对于联营体和双边混合交易模式,存在着远期合同市场(forward contract market)和现货市场(spotmarket),包括日前市场(day ahead)和时前市场 C hour ahead,以及实时平衡市场(real-timebalancing market)。在进行调度时需要考虑远期合同和现货市场的权重(即优先级)。系统运行人员根据大家共同接受的交易计划,调整规则及权重等以调整交易计划,最后得到可行的计划。而在实时平衡市场,则需要利用辅助服务以保证系统的安全稳定性。

目前的优化调度大多是以最优潮流为出发点的。以下对不同交易模式下的最优调度进行分析讨论。

单纯联营体交易模式的阻塞调度

在单纯联营体交易模式中,发电公司(有些电力市场大用户也参与投标)向市场组织者提交下一交易时段所能提供的电力和价格曲线,组织者根据负荷预测及所有投标,按照满足负荷要求、供需平衡且生产成本最低原则确定发电计划和交易价格。

联营体交易模式下的阻塞管理方法可分为两类:一类是考虑各种系统约束,直接利用最优潮流 OPF得到满足约束条件的最优发电计划;另一类在投标确定的市场出清价(Market Clearing PriceMCP)基础上,根据某种原则对发电计划进行安全校正。

直接OPF阻塞管理

以经济调度为基础的实时电价理论,已经隐含了Pool模式的雏形;提出了节点电价模型(nodal pricing)和Poolco交易模式,其阻塞管理的实质就是一基于集中调度的最优潮流问题。

最优潮流的数学模型可描述为确定一组使目标函数最小的最优控制变量u,并满足等式和不等式约束条件:

联营体阻塞管理的特点

能够较为精确地确定发电计划,同时提供节点电价等经济信息是联营体阻塞管理方法的显著优点。其缺点除OPF本身的算法复杂性及透明性不够外,另一个不容忽视的问题是联营体阻塞管理假设用户投标信息反映了其成本和收益。而实际情况是,发电商在利益最大化的驱动下,会采用策略性的投标行为,尤其当竞争对手较少时会出现操纵市场的情况(如早期英国电力市场)。这使得以成本最小为目标的优化模式失去了意义。为了解决此问题,需要从市场设计方面,寻找更为有效的交易模式。

双边交易模式的阻塞调度

电力市场的双边交易模式是指发电商和用户直接签订购售电交易计划。

大量的双边交易很难保证同时可行,ISO必须对双边交易进行校核。因此双边交易阻塞管理是如何调整和削减双边交易,不同的调整目标即有不同的调整模式。

联营体和双边交易混合模式的阻塞调度

联营体和双边交易混合模式是目前几乎所有电力市场都采用的交易模式。在此模式下,既存在发电商和用户之间的双边长期供电合同,也设立日前(day-ahead)和时前(hour-ahead)联营体模式现货投标市场,同时为保证系统的安全、频率和负荷平衡,还设立了实时平衡市场(real-time balancingmarket)。

目前对混合模式下阻塞管理的研究主要集中在两个方面:当预测到阻塞发生时按照何种原则进行调整和削减各种交易;实时平衡市场如何调度。

交易的优先级不同,调度优化目标也不同。

提出了虚拟交易网络(virtualtransaction network)和交易矩阵(transaction matrix)的概念。各种交易模式(pool bilateral } multilateral均可用交易矩阵表示。以此为分析框架,输入变量为交易计划,处理网络阻塞时不考虑经济性,使用OPF程序进行调整,调整原则为交易矩阵的偏差最小。即2.3.3混合模式阻塞管理的特点

混合模式的显著优点是允许存在双边和联营体等多种交易。但也因此而使阻塞调度变得复杂。需要解决的问题有:合同电量和现货电量的比例、计划需调整时按何种原则调整各种类型交易、支付因子(willingness-to-pay)的合理设定、获取实时市场辅助服务的问题和计及辅助服务及其成本的调度目标等。

分散优化的阻塞调度

在联营体交易中,ISO根据市场成员的投标确定调度计划;在双边交易中,交易商需要提交微增和微减投标以备ISO调整交易计划之用。对于确保系统安全,这种基于集中优化思想的调度方式无疑具有优势,但其缺点也很明显,即如果存在策略性的投标行为,最终的调度计划很难保证其经济上的最优性,ISO的黑箱操作容易让人对调度的公平性和透明性产生怀疑。

为了使市场运作更加透明,充分调动市场成员参与的积极性,一些学者提出了基于分散优化思想的阻塞调度方法。

分散优化的阻塞管理更符合市场化的分散决策原则。但这方面的研究目前还处于理论探索阶段,实际应用中需要非常复杂的市场机制,充分的信息共享,因而在目前的技术条件下尚难实现。尽管如此,分散优化的阻塞管理方法提供了非常好的Jaa,路,决策分散化应该是未来发展的方向。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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