电力网络阻塞市场管理机制研究综述

电力市场交易由于电网物理特性,存在着电力网络阻塞的特殊问题。电网阻塞管理措施包括升级设备、优化算法、主动干预与市场价格机制等,通过对国外基于市场体系的电网阻塞管理机制进行梳理,阐述了主要的电价形成机制、输电权定价机制及其对电网阻塞的调节方式,并分析和比较了各自的特点、适用范围与作用机理,从而为完善我国电力市场体系和加强电力资源市场化配置提供理论指引与技术参考。

从分区定价方法看电价机制中的“反直觉”问题:研究方法及其代理模拟分析

考虑电力市场的动态性、系统性和长期性等因素,市场中会有很多“反直觉”的问题,即正确推论与人们的直觉相反。为此,以分区定价机制为例,对电价机制中的反直觉问题进行探讨。首先,以机制设计理论为基础,分析机制设计中的激励相容问题及与反直觉现象的关系;然后,针对市场主体的动态特征,对反直觉问题提出静态分析与动态分析相结合的分析方法;最后,以发电侧节点加权平均价格作为结算价格为例,从上述2个层面对该机制下可能产生的反直觉问题进行仿真分析。结果表明:该机制下由于部分市场主体申报考虑个体理性的价格,反而不会降低购电成本。需要对该类机组设计相应的成本补偿和分摊机制以满足市场的激励相容约束。

基于图论的电网动态分区定价方法

分区定价理论是为了适应工程应用而对节点电价理论作的简化,但是,现有的分区方法基本上是根据工程研究的经验和阻塞的历史数据来确定分区,不能很好地反映系统潮流方式的变化。该文明确给出了动态分区的概念,其核心是依据系统的网络拓扑、负荷水平以及潮流方式的变化情况,动态地确定系统的分区,避免了固定分区方法中分区结果一成不变的缺点。为实现动态分区, 文中引入了图论的相关理论和方法,使得整个分区过程非常直观,并且便于实现对复杂电网的分区。作为一个重要应用,以图论分区加逐步优化的方式实现了动态分区定价,并对其机理进行了剖析,发现其寻优过程类似于数学上的“起作用约束集方法”。通过IEEE14 节点算例研究表明:当电网发生阻塞时,基于图论的动态分区定价能通过一次或多次优化,合理地确定系统的分区,并决策各分区的电价等。动态分区定价可以在保证市场公平性的前提下,达到购电费用更小的效果,从而体现市场的经济性。

电力市场中区域电价综合模型

安排发电计划、进行网络阻塞管理以及相应价格的制定是电力市场的基本职能,应将三者集中协调。区别于传统的单时段电价模型,文中所提出的区域电价模型考虑了发电计划各时段之间的耦合约束(如爬坡约束),并提出了一种简单、实用的区域划分方法。建立了区域电价的综合模型,该模型包括3部分:电能交易出清、电价区域划分、解决网络阻塞的同时产生区域电价。通过RTS-24系统和中国某实际系统的验证,所提出的分区方法是合理、可行的,由此产生的电价信号能提高输电资源利用效率,引导发电商合理投资。

英国输电定价模型中的关键环节分析

为提供一种适于我国电力市场的输电定价方法,对英国电力交易新模式进行了分析,包括电网使用费中节点边际公里、区域边际公里以及区域电网使用费的计算3个关键环节,讨论了各主要参数对结果的影响。电网使用费中包括边际成本和综合成本,所以能提供经济信号并能维持电网收支平衡。该模型适合于线路容量较大的双边交易场合,而用于经常发生阻塞或包括集中交易形式的电力市场时则需要改进。

考虑分区备用的主能量—备用联合市场均衡模型

为了保证系统在事故情况下电能可以顺利传送到备用需求区域,备用资源需要均匀合理地分布于电网中。文中建立了一种考虑分区备用的主能量—备用联合市场均衡模型。该模型同时计及网络约束、系统备用约束和分区备用约束,其中区域备用需求可以由本地发电资源和相应区域联络线的剩余传输容量共同提供。此外,还分析了主能量价格、备用价格及两者之间的耦合关系。仿真结果表明,分区备用会导致备用稀缺区域内主能量和备用价格的提高,而系统总负荷收益却会相应减少;此外,在寡头市场环境下,与大部分发电商通过持留容量方式来获取更高收益不同,处于备用稀缺区域内的发电商往往需要通过增加其自身出力来获取更大的收益。

分时电价下梯级水电站间短期优化调度仿真

将蚁群优化算法用于求解分时电价下梯级水电站间短期优化调度模型,考虑市场竞争下的电价和电量、水库存水价值、水流时滞以及设备折旧等因素,建立了利益最大化为优化准则的短期优化调度模型.给出了蚁群算法求解梯级短期优化调度模型的数学描述及算法的求解步骤.最后以某梯级流域中三个水电站的相关数据建立了相应的优化调度模型,运用蚁群算法进行了计算仿真,并与传统的动态规划法进行对比.仿真结果证实了所采用算法的有效性和可行性.

混联水库群分时电价下优化调度模型研究

针对传统的水电综合效益最大优化调度模型存在的"平均水价值"问题,提出了一种基于分时电价的混联水库群优化调度改进模型,综合考虑了分时电价中的日用电时段差别电价(即峰谷电价),加入了调整当前蓄水价值系数的动态因子,并通过研究混联水库的串并联关系以及上下游水库之间的影响,在计算蓄水价值时,能够充分考虑水库间的潜在蓄水价值,从而引导发电流量根据电价的升降而相应改变,提升整个流域的总体效益.最后运用均匀搜索粒子群算法对改进模型进行了仿真计算,并将结果与传统的发电效益最大模型以及综合效益最大模型进行对比,实验结果证实改进模型能更好适应现代峰谷电价的市场,提高了水电站的综合经济效益,更符合水电站调度的需求.

电力市场设计基本问题研究

基于国际上现有经验和研究成果,探讨和研究电力市场竞争模型、电力市场交易模型、输电管制和定价、市场清算过程和电网运行者角色问题,指出中国开展电力市场首先需要认真研究的问题,并提出可采用的方法。

面向新型电力系统的灵活能量块交易出清模型

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风电、太阳能发电等新能源大规模接入电力系统,虚拟电厂、电动汽车、储能等新型主体作为负荷聚合商,整合分散的需求侧资源参与电力系统运行。未来电力市场将形成“多类型电源同台竞价、需求侧资源聚合参与、源网荷储互动、批发零售协调”的格局,但是电力现货市场难以适应多元市场主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,难以完全支撑新型电力系统的建设和发展。分析了新型电力系统的特征和多元主体的多样化交易需求,设计了分时块、持续块、曲线块和可变块4类灵活能量块交易品种,提出了多元市场主体的交易报价方式,构建了灵活能量块交易出清模型。基于改进的IEEE14节点系统的案例分析表明,灵活能量块交易出清模型能够适应和满足多元主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,提高新型电力系统的运行效率和经济性。

电力市场中两种价格机制抑制市场力行使问题的比较分析

地区市场力问题一直是电力市场改革的难题,普遍的观点是节点价格将会加剧地区市场力。该文首先从对市场力的界定入手,通过一些假设和简化,定性和定量相结合的对节点价格和区域价格下市场力行使问题进行了模拟分析。通过计算在需求无弹性的情况下节点价格和区域价格分别给发电商带来的净补偿,来比较说明哪种价格机制能够更加有效的抑制市场力的行使。

一种适用于我国电力市场的分区输电定价方法

为了发展一种适用于我国电力市场的输电定价方法,对国外输电定价方法进行了深入研究。英国输电过网费的定价方法是对全网统一计算,没有考虑区域联络线的影响。美国PJM输电所有者内部采用邮票法分摊输电成本,没有起到引导输电布局的功能。我国有很多跨区输电线路,不同区域间的经济水平和电网结构差异也很大。因此,针对我国电网的实际特点,深入研究分区输电定价机制。将区域联络线等效为发电机或者负荷,实现区域的解耦,在区域内用英国方法计算与位置相关的费用,利用修正邮票法计算与位置无关的费用,通过潮流跟踪方法收回区域联络线等效后的费用。算例结果分析表明,所提分区输电定价方法能合理分摊输电成本,为分区定价提供了思路,可为电网规划提供指导信息。

国际典型电力市场阻塞管理机制及其对中国的启示研究

区域输电阻塞管理是我国电力现货市场建设中需要解决的关键问题之一。合理的阻塞管理机制有利于系统资源的有效配置、市场效率的提高以及系统安全的维护。首先,选取美国PJM、英国、澳大利亚及北欧等国际典型电力市场,阐述其交易模式和阻塞管理机制。其次,介绍国内电力现货市场试点工作实际情况。通过对比分析,探讨各电力现货市场阻塞管理机制及其成本分摊方法的特点和适用性。最后,提出中国电力市场阻塞管理机制的建议,旨在为未来中国电力市场阻塞管理机制建设提供一定指导。

区域电力市场中基于发电转移权重的交易可行域计算模型研究

交易可行域的计算是区域电力市场出清的基础条件,其结果准确与否会对市场效率产生显著影响。首先以欧洲跨区日前市场为背景,阐明了交易可行域的计算难点,随后针对性地研究了交易可行域计算模型、运作流程、参数定义及设定方法。通过算例分析了交易可行域安全裕度与发电转移权重两类大参数之间关系,求取了不同发电转移权重设定方法对安全裕度的影响程度。提出了采用基于实际电网数据的综合定义法选定交易可行域模型最佳参数,并应用于包含代理商报价的我国跨省-省级两级市场的交易可行域计算中,以解决我国区域市场在时序衔接和空间模型方面存在的问题。

基于两阶段聚类的分区方法

根据分区电价管理目标,提出以节点地理位置、负荷水平和潮流转移因子作为节点的特征量,借助多元统计分析中的聚类方法,提出一种基于两阶段聚类方法的电价区域划分方法,以快速准确地获得稳定、合理的电价区域。IEEE14节点和某实际系统的计算结果验证了该方法的有效性和实用性。

Constructing Prediction Intervals: A Re-Edition of the Williams-Goodman Method

The aim of this paper is to develop and validate a procedure for constructing prediction intervals. These forecasts are produced by Box-Jenkins processes with external deterministic regressors and prediction intervals are based on the procedure proposed by Williams-Goodman in 1971. Specifically, the distributions of forecast error at various lead-times are determined using post-sample forecast errors. Fitting a density function to each distribution provides a good alternative to simply observing the errors directly because, if the fitting is satisfactory, the quantiles of the distribution can be estimated and then the interval bounds computed for different time origins. We examine a wide variety of probability densities to search the one that best fit the empirical distributions of forecast errors. The most suitable mathematical form results to be Johnson’s system of density functions. The results obtained with several time series suggest that a Box-Jenkins process combined with the Williams-Goodman procedure based on Johnson’s distributions, provide accurate prediction intervals.

Nodal, zonal, or uniform electricity pricing： how to deal withnetwork congestion

In this paper, the main contributions to congestion management and electricity pricing, i.e., nodal, zonal, and uniform electricity pricing, are surveyed. The key electricity market concepts are structured and a formal model framework is proposed for electricity transportation, production, and consumption in the context of limited transmission networks and competitive, welfare maximizing electricity markets. In addition, the main results of existing short-run and long-run congestion management studies are explicitly summarized. In particular, the important interconnection between short-run network management approaches and optimal long-run investments in both generation facilities and network lines are highlighted.

电力现货市场分区结算方法比较研究——基于节点电价的分析

电力现货市场建设是电力市场化改革的关键一环,电力现货市场运行后,将对电力系统的经济机制产生质的影响。节点电价是电力现货市场的重要价格信号,能够精准反映短期电力资源的时空价值。而由于供需变化和电网阻塞,节点电价可能波动剧烈,在电力市场建设初期,市场主体不易接受。因此,通常考虑分区电价的结算机制。本文梳理总结国内外常用的电价分区方法;从电力市场实际应用角度出发,重点分析按行政分区和按阻塞分区这两种分区方法,基于两个IEEE14节点系统互联形成的28节点系统和IEEE118节点系统,分析了分区结算对用户公平性的影响以及阻塞情况和电源结构对分区电价的影响。最后,基于研究结论提出电价分区的建议,以期为各地区结合实际情况选择合适的分区定价方案提供参考。