东北区域电力市场长期合同交易中的安全校核

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2 长期合同交易
东北区域电力市场长期合同交易中,不对各个时段的出力而是对一段时期内的电量进行 竞争。这是因为电力系统的运营有很多不确定因素,网络、机组、负荷都有一定的随机性, 在年合同交易市场和月合同交易市场,对未来一年和一个月的预测难免出现偏差,如果直接 竞争出力,调度交易中心缺乏必要的空间实施调度,对突发事件的应对能力减弱,这不利于 系统的安全稳定。在未来的电网运行状态、机组运行状态、负荷还不完全明朗的情况下,确 定各个机组的合同出力对于发电厂和电网公司都是不利的。同时,长期合同交易市场竞争电 量而不是出力与当前的调度机制相似,传统调度机制中,一般在年前安排年计划,在月前安 排月计划。因此,在长期合同交易市场中采用竞争电量的方式便于电网运行、调度方式的衔 接。
S
− A
,
S
+ A
,
S
+ B
S
− B
(PT > PT max ) (PT < PT min )
(2)
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dP B = −dP A
(3)
式中, PT max ─断面上限, PT min ─断面下限, S + ─安全区上调空间, S − ─安全区下调
空间。 安全区上调空间:安全区最大可能增加的电量。下调空间:安全区最大可能减少的电量。
A 区:无约束中标 7 亿,联络线送出极限为 1 亿,负荷 4 亿,联络线越限 2 亿。所以 A 区
应按下调空间,根据中标电厂的报价由高到低减少 2 亿千瓦时交易电量(约束下)。
B 区:无约束中标 2 亿,联络线受电极限为 1 亿,负荷 5 亿,联络线越限 2 亿。所以 B 区
应按上调空间,根据未中标或部分中标电厂的报价由低到高增加 2 亿千瓦时交易电量(约束
以 A 区为例,上调和下调空间的计算如下:
∑ ( ) Ng
S
+ A
=
PA g max

PgA
g =1,∈A
(4)
∑ ( ) Ng
S
− A
=
PgA

PA g min
g =1,∈A
(5)
以表 1 数据为例,计算 A 区上调空间为 2 亿,下调空间为中标电量即 7 亿。同理,计算 B
区上调空间为 3 亿,下调空间为中标电量即 2 亿。
表 2 中标电量上调空间的计算
分区
名称 发电能力 中标(下调空间) 上调空间
电厂#1 6
4
2
A区
负荷 4 亿 9
7
2
电厂#3 3
2
1
B区
负荷 5 亿 电厂#4 2
0
2
合计
5
2
3
⑶调整分区电量
电量送出区域考虑电厂最小运行方式后按中标电厂的报价由高到低减少交易电量,电量
受入区域按未中标电厂的报价由低到高增加交易电量,直到满足安全约束。
东北区域电力市场采用两部制上网电价全电量竞争模式,容量电价由国家价格主管部门 调整和制定,电量电价由市场竞争决定。电量交易分为长期合同交易与现货交易两种,以长 期合同交易为主。长期合同交易由年度、月度合同交易组成,现货交易由日前、实时交易组
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成。目前开放了年度、月度合同交易。电量交易用网损修正后的报价进行竞价,以市场购电 费用最低为目标决定竞价交易结果。竞价交易结果经电网安全校核后最后确定。
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况,在打开两个安全区间的断面时采用固定设置统计数值、联络线族比例分摊、设置机组群 约束等办法。
采用固定设置统计数值的方法:有些联络线族在两个安全区之间传输的电量比较固定, 变化量较少,可将自动采集的历史平均功率统计值设置为一个固定值,该值对于送端可视为 固定负荷,对于受端可视为固定电源。
联络线族比例分摊:当三角形分布安全区中的一个区与另两个区进行安全校核时,有些 联络线族在两个安全区中分摊的比例比较有规律,所以可根据市场交易中该断面电量值(尽 管每次调整分区电量时该断面电量值是变化的)按比例系数确定与两个安全区间的输送电量。
设置机组群约束:是将其中两个安全区合并使其与另一个安全区的联络线族仍不变,合 并的两个安全区取消它们之间的安全断面后设置各自安全区内的机组群约束。
东北区域电力市场长期合同交易中,由于竞价电厂报价和中标的不确定性、不规则性, 需要对从经济性原则出发所形成的交易结果必须进行安全校核,对交易结果实际运行的可行 性进行分析,以保证系统的运行状态不仅经济,而且安全。本文基于东北区域电力市场长期 合同交易中对安全校核的功能要求,结合东北电网联络线输送电力及机组出力安全稳定要求, 研究安全校核的基本原理,分析和优化东北电网的安全约束断面,进一步完善长期合同交易 的安全校核功能。
络线族送受电极限值,判断发电能力减去负荷后是否大于联络线送受电极限。如果不越限, 则确认无约束中标结果;如果越限则要进行 AB 分区电量调整。安全校核的流程如图 3 所示, 具体原理如下:
⑴联络线族潮流计算公式:
Ng
Nt
Nl
∑ ∑ ∑ PT = PgA −
Pt A − DlA
g =1
j =1,∉T
l =1
∑ ∑ ∑ =
Nl l =1
DlB

⎜⎜⎝⎛
Ng g =1
PgB
+
Nt
Pt B
j =1,∉T
⎟⎟⎠⎞

式中, Pg ─中标电量, Pt ─联络线族潮流(电量), Dl ─负荷电量。
⑵确定分区电量调整量:
{{ }} dP A
=
⎧− min
⎨ ⎩
min
(PT − PT max ), (PT min − PT ),
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东北区域电力市场 长期合同交易中的安全校核
李承东 林伟 杜蕴华 张喆
(东北电力调度交易中心,辽宁省 沈阳市 110006)
摘要:东北区域电力市场长期合同交易中,不对各个时段的出力而是对一段 时期内的电量进行竞争。本文根据东北区域电力市场长期合同交易中对安全校核 的功能要求,研究基于联络线断面输送电量的安全校核的基本原理,分析和优化 东北电网的安全约束断面,进一步完善长期合同交易的安全校核功能。
长期合同交易的主要流程如图 1 所示。 首先,调度交易中心进行负荷预测并确定交易空间,发布市
场信息,包括电量空间和各竞价电厂的最大申报上限。其次,各竞 价电厂报价,其申报的市场交易电量-价格曲线的横坐标是电量, 纵坐标为对应电量的价格。电厂申报的电量-价格曲线为多段水平 线段。各段投标电量之和不大于该电厂交易电量上限,各段投标价 格必须在限价范围内。锁定报价后,进行竞价交易计算和安全校核。 竞价交易计算过程中,报价经网损修正后按低价优先交易的原则, 以市场总购电费用最低为目标进行竞价交易计算,确定各竞价电厂 中标电量。最后一个中标电厂的中标段的报价为市场出清价格。报 价经网损修正后相等,则按该段申报电量的比例分配中标电量。竞 价交易计算后须对交易结果进行安全校核。安全校核按下列原则进 行:竞价电厂已获得的合同交易中标电量不满足电厂最小运行方式, 则按市场中标电量的报价由高到低减少相应的电量安排给该电厂。 如果发生输电断面输电能力不足,按输电能力不足断面将电网分区域,电量送出区域考虑电 厂最小运行方式后按中标电厂的报价由高到低减少交易电量,电量受入区域按未中标电厂的 报价由低到高增加交易电量,直到满足安全约束。最后,发布交易结果,年合同交易结果还 要分解到月,月合同 交易结果分解到日, 电网调度运行将基于 市场交易结果安排系 统运行方式,确保电 网安全稳定经济运 行。
②电厂双跨两个安全区:类似于简化安全区环型分布中的联络线族比例分摊方法,但当 该电厂为边际电厂时需特殊处理。如果该电厂双跨两个安全区的系统间无电气连接(对于电 厂而言是两个分立系统),则可将该电厂拆分成两个独立电厂分别报价和计算。
③联络线送受端及分界点的确定:如一条省间联络线由 A-B-C-D-E-F 组成,其中送 端计量点为 A-B 线 A 侧,受端计量点为 E-F 线 F 侧,而负荷分界点为 C-D 之间。这样,当 送端安全校核时 B、C、D、E、F 为受端负荷,受端安全校核时 A、B、C、D、E 为送端负荷, 而当负荷预报时,由于负荷分界点为 C-D 之间,所以一方为 A、B、C,另一方为 D、E、F。
4 东北电网安全区划分与优化
根据上述安全校核原理,能够很好地解决电网安全区星型分布或串型分布的安全校核。然 而,结合东北电网调度运行实际情况,考虑安全区环型分布、电厂双跨两个安全区、机组群 约束、联络线送受端及分界点的确定等特殊问题,需要对东北电网各联络线安全断面进行必 要的划分和优化。
⑴安全区划分 东北电网具有安全稳定控制有关的 地区多达 15 个。为了使东北区域电力市 场长期合同交易中的安全校核体现公平 合理、公开透明、科学优化、操作性强, 按照长期合同交易确定的安全校核基本 原理,将东北电网安全区划分为 7 个, 如图 4 所示。 ⑵机组群约束 东北电网有几个地区为多电源地 区。这些地区由于受电网结构和开机方 式的影响需要采取多种控制措施,如电 厂全厂出力控制或某几个电厂出力控 制;某几个电厂应至少有一个电厂停运 一台机组;某电厂几台机运行时,另外 电厂最多运行几台机等。一旦这些地区的电厂在市场交易中大量中标,如不考虑电厂间和机 组间的约束,加之可能由多个调度分别调度该地区相关发电厂,必将增加电网调度运行的难 度。因此,需要对具有多种约束条件的机组群进行安全校核。具体校核过程原则上是将稳定 规定中的条款理清逻辑关系后由计算机自动处理。 ⑶最小运行方式 满足正常运行的电厂最小运行方式分为系统需要的和电厂本身要求的两种方式,在进行 安全校核时均校核两种最小运行方式(两种方式的电量结算不相同)。 ⑷安全断面优化 从东北电网正常方式联络线输送电力及机组出力安全稳定规定和安全分区所属 220kV 及 以上变电所情况分析,辽吉省间和辽宁中部断面比较清晰,不需简化,其它断面均需做一定 的简化,主要处理安全区环型分布、电厂双跨两个安全区、联络线送受端及分界点的确定等 特殊问题。 ①安全区环型分布的简化:安全区环型分布多以三角形分布,解决问题的出发点是如何 打开其中两个安全区间的断面,使环型分布变为串型分布。根据联络线安全断面实际运行情
关键字:东北区域电力市场 长期合同交易 安全校核
1 引言
与传统的电网运行方式相比,电力市场是一个全新的运营机制。以往的系统运行方式和 机组出力是提前计划安排的,其安全校核是对发电计划进行潮流计算和稳定校核。虽然保证 了电网安全稳定运行,也实施了一些经济调度手段,但由于较多的人工干预,所以缺乏经济 性。在电力市场运营模式中,电网调度运行将基于市场交易结果。市场交易追求经济上的最 大效益成为最优先考虑的因素,而限制系统运行在最经济状态的往往是安全因素。因此,系 统的安全性因素不但没有削弱,反而变得更加复杂和重要。
合计 5
200 2 250 0
2
2+1=3 0+1=1 4
约束上 1 亿 约束上 1 亿 约束上 2 亿
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⑷安全校核信息提示 安全区潮流:负荷总量、注入电量、调整前发电总量、调整后发电总量等。 联络线族潮流:调整前潮流(电量)、调整后潮流(电量)、是否越限等。 中标电量:各竞价电厂的调整前中标电量、调整后中标电量等。 迭代信息:作每一步调整时,各电厂电量的调整情况及原因。 补充信息:全网范围内削高补低检查信息;区内电量比例检查信息。
3 安全校核基
本原理
安全校核的基本模型图如图 2 所示。假设 4 个电厂参与竞价,竞价空间为 9 亿千瓦时(A
区 4 亿、B 区 5 亿),两区之间联络线安全断面送电极限 1 亿。按照规则,电厂报价数据和无
约束竞价结果如表 1 所示(电量单位:亿千瓦时;报价单位:元/兆瓦时,下同):
表 1 电厂申报数据与中标电量表
上)。
经调整分区电量后的有约束中标结果如表 3 所示:
表 3 有约束中标结果表
分区
名称 发电能力 报价 无约束中标 有约束中标
说明
电厂#1 6 A区 负荷 4 亿 电厂#2 3
合计 9
200 4 150 3
7
4-2=2 3 5
约束下 2 亿 约束下 2 亿
电厂#3 3 B区 负荷 5 亿 电厂#4 2
名称
发电能力
报价
无约束中标
说明
A 区电厂#1 6
200
4
边际电厂
A 区电厂#2 3
150
3
全部中标
B 区电厂#3 3
200
2
边际电厂
B 区电厂#4 2
250
0
未中标
下面根据无约束中标电量结果,进行安全校核。
从数据库中读取并计算 A 区或 B 区所有发电厂和负荷节点的发电能力和负荷值,计算联
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