电力市场理论与技术电力市场运营系统

概述
• EMS是以计算机为基础的现代电力系统 的综合自动化系统，是预测、计划、控 制和培训的工具。
• EMS主要针对发电和输电系统，用于大 区级电网和省级电网的调度中心。
• EMS涉及计算机硬软件的各个方面。它 最终是通过EMS应用软件来实现对电力 系统的监视、控制和管理。
概述
发 电 发电 效率 管理
–短期负荷预测主要用于火电分配、水火电协调、 机组经济组合和交换功率计划，需要1日-1周的负 荷值，使用对象是编制调度计划的工程师。
–中期负荷预测主要用于水库调度、机组检修、交 换计划和燃料计划，需要1月-1年的负荷值，使用 对象是编制中长期运行计划的工程师。
–长期负荷预测用于电源和网络发展，需数年至数 十年的负荷值，使用对象是规划工程师。
电力系统
RTU
RTU
广域网
EMS SCADA 用户界面
局域网
模拟培训系统 商用数据库 发电管理系统 网络分析系统 运行计划系统
能量管理系统的应用软件
实时模式
数据收集
自动发电控制
安全约束调度
状态估计 预想故障分析
研究模式 机组组合 水电计划 交换计划 燃料计划
系统负荷预测 发电计划
母线负荷预测 潮流
• 市场运营系统与市场模式的关系：
–电力系统的具体情况（如：电网、电源、用户） 和社会的具体情况（如：政治、经济、法律、文 化、历史等）决定了当地电力市场的模式；而电 力市场的模式又决定了市场的结构和运行规则； 进而市场结构、运行规则及当时的技术水平共同 决定了电力市场运营系统（EMOS）的构成及功能。
• 与结算系统的数据接口
–报价处理系统提供给结算子系统的主要是 发电商的报价/重申报价
3.4 交易管理系统
交易管理系统的基本功能
• 充裕度评估
– 中、长、短期负荷预测 – 电价预测 – 检修计划的优化制定 – 供热计划 – 系统充裕度分析与评估（包括发电、辅助服务和
网络的充裕度）
• 电能量交易计划（发电计划）制定
电力市场下的电能量计量系统
–提高了测量精度
• 测量精度直接关系到电费的计算，影响企业的 收入
–提高了系统可靠性的要求
• 系统的失误将直接引起电费的漏计和误计，引 起纠纷和提请仲裁
–对系统效率、实时性提出了一定的要求
• 系统需支持每天给出上一天的电力交易初步结 算清单的要求
–对系统的处理能力、开放性、灵活性提出 了更高的要求
检修计划
安全约束调度 电 压 稳定
调度员 培训模拟
预想故障分析 最优潮流 网络等值 短路电流 暂态稳定
新EMS体系结构
调度员培训仿真系统 DTS
交易员培训仿真系统 PTS
SCADA AGC LFS NAS DMIS DMS TMR PTMS
图形 界面
前置 网络互 Web Web 通讯 连通讯 报表 浏览器
• 与交易管理系统的接口
–电能量计量系统需向交易管理系统提供有 关计量数据，以支持交易管理系统负荷预 测功能的实现及交易计划的编制
电能量计量系统与其他系统的接口
• 与EMS系统的接口
–EMS系统应向电能量计量系统提供其统计、 计费、考核功能所需的各种实时数据，如 各种辅助服务的实际投运情况的数据、调 度命令信息；电网事故处理信息及其他相 关的数据、信息。
负荷预测
• 负荷预测的精度
–首先决定于对具体电力系统负荷变化规律 的掌握，其次才是模型与算法的选择。影 响负荷变化的因素主要有：
• 国民经济发展 • 人民生活用电 • 季节 • 天气 • 节假日 • 特殊事件
交易管理系统与其他系统的接口
• 交易管理系统与EMS的关系
–交易管理系统从EMS系统获得的数据包括： 各时段或某些时段预计的输电系统的物理 结构和参数；以及负荷预测结果及负荷分 布情况；计划开始时刻的机组初始状态 （前一计划的结果）；一些EMS分析结果， 包括线路的稳定极限、电压稳定极限等； 停运线路及设备信息。
功能概述
• 机组报价数据
– 提供机组的报价曲线
• 机组技术数据
–机组状态（运行、停机、检修等）； –机组最大出力限制； –机组最低可调出力； –各交易时段机组各出力段升负荷速率； –各交易时段机组各出力段降负荷速率； –各交易时段机组可调容量； –发电机组是否可以参加AGC。 –对可AGC机组，申报AGC段上、下限值，段速率等。
• 与结算系统的接口
–电能量计量系统应向结算系统提供结算所 需的带时标的分时段电能量数据及各种电 能量的统计数据
电能量计量系统与其他 系统的接口
• 与合同管理系统的接口
–电能量计量系统应向合同管理系统提供各 种实际发用电能量数据，以支持合同管理 系统对合同执行情况的跟踪（也可由结算 系统提供）
3.2 能量管理系统
功能概述
一台600MW燃煤机组的典型报价：（08：00）
¥／MW小时
¥500
¥350 ¥200
¥0 ¥–15
300MW 400MW 200MW最小负荷
容量 600MW
报价系统与其他系统的接口
• 与交易管理系统的接口
– 交易管理系统所需要的有关各电厂的数据， 包括报价及机组的技术参数，主要来自报 价处理系统
计量系统基本功能
• 数据采集
–厂站端数据远传可采用数据集中器（电表 处理器）方式、终端服务器方式或电表直 接远传的方式。
–随着SPDnet各级数据网络的建设和不断完 善，电能量计量数据的远传应采用网络传 输方式。网络传输方式大大提高了数据的 传输速度和传输容量，提高了通信的可靠 率，同时可方便地实现多主站数据通信和 数据共享。
结算系统 SBS
合同管理系统 CMS
电能量计量系TMR
交易管理系统 TMS
能量管理系统 EMS
报价处理系统 BPS 即时信息系统 SIS
电话网络
数据网络 SPDnet
原有系统 新建系统
R 发电报价系统 GBS R
3.1电能量计量系统
（Tele-Meter Reading, TMR）
电力市场下的的电能量计量系统
电力市场理论与技术 ---电力市场运营系统
电力市场运营系统 （国内常称为电力市场技术支持系统）
1 市场模式与市场运营系统 2 典型电力市场运营系统功能配置 3 我国电力市场运营系统总体结构
1市场模式与市场运营系统
• 电力市场运营系统内涵：
–电力市场运营系统是一套计算机数据处理系统， 它根据电力市场模式，实现电力市场的规则，以 支持电力市场的运营，既保证电力市场的公平、 公正和公开竞争，又保证电力系统的安全、稳定、 优质和经济运行。
1市场模式与市场运营系统（续）
–反过来，电力市场运营系统又将影响市场 结构和运行规则；市场结构和运行规则也 影响市场模式；市场模式进一步影响电力 系统和社会生活
电力市场运营系统
电力市场模式、结构、规 则
电力系统及社会环境
2典型电力市场运营系统功能配置
• 英国早期的电力市场
–改进的EMS系统 –市场决策支持系统：计划和价格的确定 –结算系统：处理结算和帐单 –测量表计系统 –市场参与者接口系统：报价，发布，市场
GEM
输 电
能量管理系 E统MS
配 电
配电管理系 D统MS
用 用户户 侧管 D理SM
能量管理系统与配电管理系统
能量管理系统的总体结构
来自百度文库
培训模拟 能量管理系统
网络分析 能量管理
网络分析 能量管理
数据收集与监控 数据收集与监控
支持系统
支持系统
操作系统
操作系统
计算机
计算机
能量管理系统的总体结构
RTU
RTU
• 电能量计量系统是电力市场运营的基础。 为了实现公平、公正、公开的电力交易， 建设一套精确、可靠、安全可信的电能 量计量系统，以满足市场运行、结算和 考核的需要是十分必要的。
• 电力市场对电能量计量系统的新要求
–扩大了计量范围
• 为每个市场的每种产品（服务）提供计量 • 为各种结算规则和价格提供计量数据 • 为负荷预测提供基础数据
安全校核
报价和 调度计划
系统
实时数据
控制指令
发电计划
申报数据
发电计划
3 我国电力市场运营系统总体结构
• 我国现阶段发电市场运营系统的概念模型
–电能量计量系统（Tele-Meter Reading, TMR） –交易管理系统（Transaction Management System，TMS） –能量管理系统（Energy Management System，EMS） –结算系统（Settlement and Billing System，SBS） –合同管理系统（Contract Management System， CMS） –即时信息系统（Same-time Information System, SIS） –数据网络系统（State Power Data Network， SPDnet） –报价处理系统(Bidding Processing System，BPS) –发电报价系统(Generation Bidding System，GBS)
• 负荷预测分类：负荷预测分为系统负荷预测 和母线负荷预测，系统负荷预测按周期又有 超短期、短期、中期和长期之分。
• 负荷经常随机波动。
• 负荷又有一定的周期性，如本周一的负荷与 上周一的相似，今天与昨天相似。
负荷预测
–超短期负荷预测用于质量控制需5-10秒的负荷值， 用于安全监视需1-5分钟的负荷值，用于预防控制 和紧急状态处理需10-60分钟的负荷值，使用对象 是调度员。
电子商 GIS 务工具
基于 IEC 61970 CIM/CIS的数据库中间件平台
培训仿真 电力应用软件
应用平台 数据库平台
通用平台（基于扩展ORB核心的中间件）
通用平台
Solaris UNIXTru64 UNIXAIX UNIX Win NT LINUX
操作系统
Compaq
Sun
IBM
HP Other PC 各种硬件
–交易管理系统传给EMS系统的数据包括： 安排出的交易计划，包括机组的开停机计 划、各时段的基本出力点；调频机组的安 排；各种备用机组的安排。
计量系统基本功能
• 数据处理
–系统应具有完善的数据合理性校验功能， 如电能量读数（底数）与时段数据偏差值 校验、限值校验、功率因数偏离值校验等。 应提供主、校表数据校验和处理功能。
计量系统基本功能
电能量计量系统与其他系统的接口
• 与即时信息系统的接口
–电能量计量系统需向即时信息系统提供有 关计量数据，以支持即时信息系统的信息 发布和查询功能的实现
–实时自动发电控制 –网络安全运行 –阻塞管理 –机组组合 –电能现货市场 –输电和辅助服务市场
2典型电力市场运营系统功能配置
• 综合上述各例，可以大致归纳出电力市 场运营系统的基本功能结构
发电市场管理系统结构
电量数据
电能量 计量系统
电量数据
结算系统 计费 环境数据
价格数据 发电计划
电量数据
EMS系统
与其它子系统互联
2典型电力市场运营系统功能配置
• 纽约 Power Pool (NYPP)
–报价处理系统 –开放访问即时信息系统（OASIS） –负荷预报 –安全约束的机组组合 –交换计划系统 –EMS系统 –历史数据管理系统 –节点边际电价处理系统
2典型电力市场运营系统功能配置
• 独立系统运行机构（ISO)
– 计量的公正性。
计量系统基本功能
• 分时电能计量
–电表或电表处理器应具有电能测量、分时 段累积、存储的功能。积分周期应可调， 目前最短的积分周期设置为1min（考虑部 分辅助服务的结算需要和考核时），一般 设置为5min…30min，与调度计划下发的周 期（如：每10min下发一次调度计划）或交 易时段（如：30min为一个交易时段）相对 应。
3.3 报价处理系统
功能概述
• 报价处理系统是随着电力市场的建立而 新引入的，是实现发电公司竞价上网的 关键环节，其主要功能分两大模块：一 是用户管理，包括机组管理、报价员管 理等；二是报价管理，这部分功能随着 市场规则的不同，内容也有所差异，可 以包括当日重申报价、次日报价/重申 报价、多天数据申报、远期市场数据申 报、历史报价下载、中期PASA（充裕性 评估：Projected Assessment of System Adequacy）、短期PASA申报以 及数据有效性检验等。
– 交易计划制定 – 安全校核 – 阻塞管理
交易管理系统的基本功能
• 辅助服务计划制定
– 无功计划（购网损电费和无功服务费综合 最小）
– 备用计划 – 调频服务计划
• 评估系统 • 网损折算系数计算 • 输电费计算 • 辅助服务费计算
负荷预测
• 根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及 天气，事件等的预报值，预测负荷的形态， 曲线，最大值，最小值，平均值等等。