美國(guó)德州電力市場(chǎng)綜述

美德電市綜目1

12簡(jiǎn)介13456789

型4計(jì)6場(chǎng)12.14合17.191.前言本文試圖從德州電力市場(chǎng)建設(shè)者的角度，進(jìn)一步深入介紹美國(guó)德克薩斯州的電力市場(chǎng)轉(zhuǎn)型期以及不同時(shí)期的市場(chǎng)架構(gòu)，期望能為國(guó)內(nèi)的電力市場(chǎng)建設(shè)者提供一些有益的借鑒和參考。2.ERCOT簡(jiǎn)介美國(guó)德州電力可靠性委員會(huì)ERCOT(ElectricReliabilityCouncilofTexas)是負(fù)責(zé)其范圍內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行和管理競(jìng)爭(zhēng)性電力批發(fā)市場(chǎng)的獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)

ISO(IndependentSystem。ERCOT所轄區(qū)域覆蓋了德州75%的面積和90%的負(fù)荷，并管理著2,400萬(wàn)德州用戶。德州面積相當(dāng)于廣東廣西加湖南，比華東五省加上海略大一點(diǎn)。德州電網(wǎng)是一個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)，和外州沒(méi)有交流互聯(lián)，只通過(guò)5條直流聯(lián)絡(luò)線與1

美國(guó)東部網(wǎng)絡(luò)和墨西哥相連，這5條直流聯(lián)絡(luò)線的總?cè)萘拷咏f(wàn)千瓦。管理超過(guò)公里的高壓輸電線路和多臺(tái)發(fā)電機(jī)組。ERCOT裝機(jī)容量接近9,000萬(wàn)千瓦，夏季高峰可調(diào)用裝機(jī)容量為7,700萬(wàn)千瓦，2015年8月10日峰值負(fù)荷6,988萬(wàn)千瓦創(chuàng)歷史新高，2015年度用電量是億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)了2.2%。德州市場(chǎng)有超過(guò)成員參與電力市場(chǎng)的發(fā)電、輸配電、交易、零售和電能使用。ERCOT是基于會(huì)員制的非營(yíng)利機(jī)構(gòu)，由ERCOT董事會(huì)進(jìn)行管理，由德州公共事業(yè)委員會(huì)PUCT(PublicUtilityCommissionofTexas)和德州州議(TexasLegislature)監(jiān)管。因?yàn)榈轮莺屯庵葜挥兄绷骰ヂ?lián)，所以ERCOT不受美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管署(監(jiān)管，這是德州區(qū)別于美國(guó)其它ISO的一個(gè)很獨(dú)特地方。ERCOT的會(huì)員包括用戶(，合作社發(fā)電商(市場(chǎng)營(yíng)銷者(power，售電商(retailelectric，投資者擁有的輸配電供給商(transmissionanddistributionproviders)和一些市政電力公司(municipal-ownedelectricutilities)。ERCOT前風(fēng)電裝機(jī)容量約為600萬(wàn)千瓦，在北美所有市場(chǎng)里是最大的。如果把德州當(dāng)做一個(gè)單獨(dú)的地區(qū)和世界各國(guó)(包含美國(guó)非德州區(qū))進(jìn)比較，德州風(fēng)電裝機(jī)容量在世界排名第六。到現(xiàn)在為止，德州風(fēng)電最高發(fā)電記錄是年2月18日創(chuàng)造的1,402萬(wàn)千瓦，同日創(chuàng)造的風(fēng)電最高滲透率大于。隨著風(fēng)電的高速發(fā)展，其間歇性也給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)。ERCOT采取了一系列措施來(lái)降低棄風(fēng)，成效顯著，2014年的全系統(tǒng)平均棄風(fēng)率小于0.5%，2015年的全系統(tǒng)平均棄風(fēng)率小于1%。下列圖顯示了ERCOT2015年對(duì)應(yīng)各種電源類型的發(fā)電量和裝機(jī)容量的比例。從圖中可以看出，ERCOT天然氣發(fā)電量和裝機(jī)容量都是所有電源類型中最高的，天然氣裝機(jī)容量占53%，發(fā)電量占48.3%風(fēng)電裝機(jī)容量占18%，發(fā)電量占2

ERCOT2015年發(fā)電量和裝機(jī)容量(來(lái)源:ercot)ERCOT競(jìng)爭(zhēng)性電力零售市場(chǎng)(competitiveretailmarket)非?；钴S，連續(xù)年(2008-2015)被能源咨詢機(jī)構(gòu)DistributedEnergyFinancialGroup評(píng)為美國(guó)和加拿大最具競(jìng)爭(zhēng)性的零售市場(chǎng)。ERCOT擁有大約200個(gè)合格的競(jìng)爭(zhēng)性獨(dú)立電力零售商(completiveretailelectricproviders)，超過(guò)的負(fù)荷具有零售選擇權(quán)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，競(jìng)爭(zhēng)性零售市場(chǎng)內(nèi)的超過(guò)90%的居民用戶都曾經(jīng)更換過(guò)零售商。ERCOT市場(chǎng)參與者(MarketParticipants)主要分為以下幾類：授權(quán)計(jì)劃實(shí)體QSE(QualifiedSchedulingEntities)，負(fù)荷服務(wù)實(shí)體LSE(LoadServingEntities)，輸電服務(wù)供給商TSP(TransmissionServiceProviders)，配電服務(wù)供給商

DSP(DistributionServiceProviders)和電源實(shí)體RE(ResourceEntity)。QSE代表電源實(shí)體和售電公司參與日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)，與ERCOT進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接和結(jié)算QSE可以同時(shí)擁有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷，或者兩者之一，或者是兩者皆無(wú)的純金融買賣參與者。下列圖顯示了ERCOT和各市場(chǎng)參與者的相互關(guān)系。3

ERCOT和市場(chǎng)參與者關(guān)系(來(lái)源:ercot)3.德州電力市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型1996年，ERCOT成為美國(guó)的第一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)。1999年6月18號(hào)，德州關(guān)于電力改革的7號(hào)法案由當(dāng)時(shí)的布什州長(zhǎng)簽署生效，正式開(kāi)始了德州電力行業(yè)的市場(chǎng)化進(jìn)程。法案對(duì)售電側(cè)市場(chǎng)化、輸配電的拆分、批發(fā)市場(chǎng)的建立、發(fā)電裝機(jī)的容量限度、獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度和市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)立、以及批發(fā)和零售市場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)，都提出了明確的具體時(shí)間表要求。法案特別規(guī)定對(duì)投資者擁有的電力企業(yè)解除管制，在這些區(qū)域引入電力零售用戶選擇權(quán)，同時(shí)規(guī)定ERCOT的幾個(gè)主要責(zé)任是：電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行，電力批發(fā)市場(chǎng)的運(yùn)行和結(jié)算，對(duì)有售電選擇權(quán)的用戶提供切換服務(wù)。從1999年6月18號(hào)的電改7號(hào)法案簽署到預(yù)期的2001年6月1號(hào)零售市場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)行，以及2001年7月31號(hào)批發(fā)市場(chǎng)運(yùn)行，大概只有兩年左右的時(shí)間。在短短兩年的時(shí)間里，徳州電力工業(yè)不但要全面市場(chǎng)化，而且在系統(tǒng)控制上要做出很大的改變，從十個(gè)控制中心切換到一個(gè)控制中心。但是，當(dāng)時(shí)各個(gè)市場(chǎng)主體市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)非常缺乏，ERCOT沒(méi)有相關(guān)電力市場(chǎng)人才，沒(méi)有自己的調(diào)度運(yùn)行中心，也沒(méi)有相關(guān)的市場(chǎng)軟件。在這樣一個(gè)情況下，要在兩年內(nèi)開(kāi)通現(xiàn)貨實(shí)時(shí)市場(chǎng)，幾乎是一件不4

可能的任務(wù)。但法律已經(jīng)頒布，政令已經(jīng)發(fā)出，沒(méi)有盤旋余地。當(dāng)時(shí)各個(gè)市場(chǎng)主體基本一致同意采納區(qū)域模式的現(xiàn)貨實(shí)時(shí)市場(chǎng)，輔助服務(wù)市場(chǎng)日前出清，輸電權(quán)市場(chǎng)只針對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵輸電斷面拍賣這樣一種相對(duì)簡(jiǎn)單的市場(chǎng)架構(gòu)。經(jīng)過(guò)兩年的艱苦努力，完成了從市場(chǎng)規(guī)則設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)及調(diào)試，到市場(chǎng)試運(yùn)行的全過(guò)程。在2001年，ERCOT開(kāi)始單一控制區(qū)運(yùn)行，同時(shí)開(kāi)啟了批發(fā)市場(chǎng)和零售市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，德州巿場(chǎng)的如期開(kāi)通運(yùn)行，滿足了7號(hào)法案的要求。ERCOT當(dāng)時(shí)采取的是區(qū)域市場(chǎng)(Zonal架構(gòu)，并根據(jù)幾個(gè)主要的輸電斷面將ERCOT分成四個(gè)阻塞管理區(qū)域。區(qū)域模式的實(shí)時(shí)市場(chǎng)雖然概念上看起來(lái)很簡(jiǎn)單，可具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)要解決的技術(shù)難題可不少。由于沒(méi)有精細(xì)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格信號(hào)，盡管在具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中做了許多重大改良，區(qū)域市場(chǎng)模型始終不能很好地解決網(wǎng)絡(luò)擁塞費(fèi)用適當(dāng)分配的問(wèn)題。在區(qū)域模型中，許多發(fā)電廠不但沒(méi)有足夠的意愿去消除線路擁塞，有的反而會(huì)故意加重?fù)砣垣@利。在區(qū)域市場(chǎng)模型中，電力系統(tǒng)運(yùn)行模型和市場(chǎng)模型的協(xié)調(diào)也是一大挑戰(zhàn)。為了解決區(qū)域性市場(chǎng)中諸如線路擁塞費(fèi)用的分配，以及提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率等問(wèn)題，當(dāng)時(shí)給出了兩種方案：一種是漸進(jìn)式地從已有的區(qū)域市場(chǎng)逐步過(guò)渡到節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)，另一種則是整個(gè)市場(chǎng)及其支持系統(tǒng)一下子切換到節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)。最后，德州政府部門決定采用后一種方案。2003年，ERCOT始設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)(NodalMarket)。這個(gè)重新設(shè)計(jì)的綜合性的德州節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)用超過(guò)600個(gè)電價(jià)結(jié)算點(diǎn)來(lái)代替區(qū)域市場(chǎng)的四個(gè)阻塞管理區(qū)域所對(duì)應(yīng)的結(jié)算點(diǎn)。ERCOT設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)的主要目標(biāo)是改善價(jià)格信號(hào)，提高調(diào)度效率，直接分配局部擁堵費(fèi)用。這個(gè)重新設(shè)計(jì)的綜合性節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)主要有以下幾個(gè)部分：金融輸電權(quán)市場(chǎng)CRR(CongestionRevenueRights)能量和輔助服務(wù)聯(lián)合優(yōu)化的日前市場(chǎng)DAM(Day-Ahead，可靠性機(jī)組組合RUC(ReliabilityUnitCommitment)，以安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度EconomicDispatch)為核心的實(shí)時(shí)市場(chǎng)。年，ERCOT正式開(kāi)始節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)建設(shè)。在節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中的項(xiàng)目管理上，周期和預(yù)算出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題。最后，在年12月日，ERCOT成功地從區(qū)域電力市場(chǎng)轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)電力市場(chǎng)。兩相比較，一攬子式的節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)在項(xiàng)目進(jìn)度和預(yù)算上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以前的區(qū)域市場(chǎng)。ERCOT節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)和區(qū)域市場(chǎng)的比照總結(jié)在5

下表中。ERCOT區(qū)域市場(chǎng)和節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)比較(源:ercot)區(qū)市(ZonalMarket)輸阻權(quán)無(wú)前量場(chǎng)日輔服容市

節(jié)市(NodalMarket)金輸權(quán)）能和助務(wù)合化日市替?zhèn)浞腔縿?wù)靠機(jī)組時(shí)預(yù)析基區(qū)的合價(jià)每5鐘清次衡量場(chǎng)運(yùn)組指解區(qū)阻運(yùn)具機(jī)指解當(dāng)阻機(jī)采統(tǒng)的域流移子

時(shí)可性組合基具機(jī)的價(jià)每分出一安約下經(jīng)調(diào)(以分為算間所阻由體組度解增的荷率制具機(jī)的流移子機(jī)和荷采平能市的域清組用電際價(jià)負(fù)采區(qū)加平的際價(jià)4.德州節(jié)點(diǎn)電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)ERCOT純能量市場(chǎng)-onlymarket)，沒(méi)有容量市場(chǎng)(capacitymarket)。發(fā)電商建造電廠的成本必須從發(fā)電和提供輔助服務(wù)的收益中來(lái)回收。ERCOT為了鼓勵(lì)投資興建新電廠，制定了一系列稀缺定價(jià)機(jī)制ScarcityPricingMechanism)，在系統(tǒng)電能和備用稀缺的情況下提高電能價(jià)格。其中最重要的就是設(shè)置較高的系統(tǒng)報(bào)價(jià)帽SWCAP(System-WideOfferCap)，ERCOT前的最高報(bào)價(jià)是$9,000/MWh。德州電力批發(fā)市場(chǎng)由兩部分組成：獨(dú)立于

ERCOT之外的分散的雙邊市場(chǎng)(Bilateral，和由ERCOT組織的集中出清市場(chǎng)。雙邊市雙邊市場(chǎng)指買賣雙方單獨(dú)或者雙方通過(guò)經(jīng)紀(jì)人(Broker)簽訂的用來(lái)交易電量的雙邊合同。合同任一方可以同時(shí)擁有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷，或者兩者之一，或者兩者皆無(wú)(純金融買賣市場(chǎng)參與者。雙邊合同一般被用來(lái)躲避(Hedge)實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)有些市場(chǎng)參與者通過(guò)雙邊合同進(jìn)行套利。據(jù)統(tǒng)計(jì)ERCOT實(shí)時(shí)市場(chǎng)中絕大多數(shù)(超過(guò)電能交易是通過(guò)前期雙邊合同躲避(Hedge)鎖定，按照合同價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。雙邊合同幾個(gè)基本要素就是:交付時(shí)間(年月日小時(shí)或者時(shí)間段)，電能(MW),結(jié)算點(diǎn)，合同價(jià)格。ERCOT大多數(shù)雙邊合同本質(zhì)上是一種金融合同，買賣方不需要擁有發(fā)電機(jī)或負(fù)荷，在實(shí)時(shí)也不需要按照合同發(fā)電或者用電。合同簽訂后，買方需要根據(jù)合同電量和合同價(jià)格支付給賣方，這是第一部分結(jié)算。ERCOT實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清6

后，賣方需要根據(jù)合同電量和實(shí)時(shí)價(jià)格支付給買方，這是第二部分結(jié)算。如果單純考慮雙邊合同(不考慮合同雙方在實(shí)時(shí)物理發(fā)電和負(fù)荷的抵消，其結(jié)算公式如下：第一部分結(jié)算：合同收款=同付款=合同電價(jià)X合同電量第二部分結(jié)算：實(shí)時(shí)收款=時(shí)付款=實(shí)時(shí)電價(jià)X合同電量同時(shí)考慮以上兩部分結(jié)算：賣方凈收款=同收款-實(shí)時(shí)付款=(合同電價(jià)-時(shí)電價(jià))X合同電量買方凈付款=同付款-實(shí)時(shí)收款=(合同電價(jià)-時(shí)電價(jià))X合同電量雙邊合同的結(jié)算時(shí)間由雙方自由商定并寫(xiě)入合同，根據(jù)具體合同可以有不同選擇，比方可以選擇簽訂合同時(shí)付款或是按月付款等方式，不同結(jié)算時(shí)間會(huì)影響雙方的現(xiàn)金流但不會(huì)影響最終的結(jié)算量。ERCOT沒(méi)有強(qiáng)制要求合同雙方必須向ERCOT提交所簽訂的雙邊合同，但是合同雙方可以選擇自愿提交，讓ERCOT幫助結(jié)算其雙邊合同。根據(jù)合同性質(zhì)，是否向ERCOT提交雙邊合同不會(huì)改變其最終的結(jié)算結(jié)果，只是會(huì)改變通過(guò)ERCOT的結(jié)算量。集中出清場(chǎng)ERCOT織的集中市場(chǎng)主要由四部分組成：金融輸電權(quán)市場(chǎng)CRR(CongestionRevenueRight，日前市場(chǎng)DAM(Day-AheadMarket)可靠性機(jī)組組合RUC(ReliabilityUnitCommitment)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)RTM(Real-TimeMarket)。其中實(shí)時(shí)市場(chǎng)的核心是安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度SCEDEconomicDispatch)。下列圖顯示了ERCOT點(diǎn)電力市場(chǎng)架構(gòu)圖。這四個(gè)集中市場(chǎng)會(huì)在下文一一介紹。7

ERCOT點(diǎn)電力市場(chǎng)架構(gòu)圖(來(lái)源:ercot)在開(kāi)始介紹各個(gè)集中市場(chǎng)之前，先介紹一些和德州節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)相關(guān)的重要定義和概念。節(jié)點(diǎn)邊定價(jià)節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格LMP(LocationalMarginalPrice)又稱為節(jié)點(diǎn)電價(jià)，指的是在一個(gè)節(jié)點(diǎn)(電氣母線上增加一個(gè)單位電量的負(fù)荷，系統(tǒng)運(yùn)行成本的增加量。的節(jié)點(diǎn)價(jià)格LMP有兩部分組成：電能分量(energycomponent)和阻塞分(congestioncomponent)。美國(guó)其它一些市場(chǎng)節(jié)點(diǎn)電價(jià)還包含一個(gè)網(wǎng)損分量(losscomponent)。但是ERCOT的節(jié)點(diǎn)電價(jià)LMP不包含網(wǎng)損部分，不受網(wǎng)損影響，只會(huì)因?yàn)樽枞绊懚煌?，從而?jiǎn)化了LMP的計(jì)算，這是ERCOT比較獨(dú)特的一個(gè)地方。ERCOT的網(wǎng)損包含輸電網(wǎng)損和配電網(wǎng)損，對(duì)應(yīng)輸電網(wǎng)損因子(TransmissionLossFactor)和配電網(wǎng)網(wǎng)損因子DLF(DistributionLossFactor)。對(duì)應(yīng)每個(gè)15分鐘結(jié)算區(qū)間(SettlementInterval)，只有一個(gè)全系統(tǒng)值，則是對(duì)應(yīng)每個(gè)輸電商可以有一個(gè)不同值。ERCOT的數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)(DataAggregation)計(jì)算TLF和DLF，根據(jù)負(fù)荷的大小按照TLF分?jǐn)傒旊娋W(wǎng)損和按照DLF分?jǐn)偱潆娋W(wǎng)損，并將兩者相加獲得負(fù)荷的輸配電總網(wǎng)損。ERCOT實(shí)時(shí)結(jié)算的時(shí)候，將輸配電總網(wǎng)損加在實(shí)際測(cè)量的負(fù)荷上作為8

校正負(fù)荷AML(AdjustedMeter，并以此作為最終負(fù)荷進(jìn)行結(jié)算。結(jié)算點(diǎn)價(jià)每個(gè)電氣母線(electrical都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格，這是最精細(xì)的節(jié)點(diǎn)電價(jià)。但是市場(chǎng)參與者一般是通過(guò)結(jié)算(SettlementPoint)進(jìn)行電能交易，并用結(jié)算點(diǎn)電價(jià)SPP(SettlementPointPrices)進(jìn)行財(cái)務(wù)結(jié)算。結(jié)算點(diǎn)是一些物理母線的集合，結(jié)算點(diǎn)電價(jià)是根據(jù)結(jié)算點(diǎn)類型在其對(duì)應(yīng)母線價(jià)格的基礎(chǔ)上按照一定的規(guī)則加權(quán)平均算出來(lái)的。結(jié)算點(diǎn)可以分為以下三類:發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)(ResourceNodes)，指的對(duì)應(yīng)于一個(gè)電源的母線，這個(gè)母線LMP用來(lái)作為這個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電價(jià)結(jié)算這個(gè)電源的輸出；負(fù)荷區(qū)域(LoadZone)，指的是分配在同一個(gè)負(fù)荷區(qū)域的所有母線的集合，負(fù)荷區(qū)域結(jié)算點(diǎn)價(jià)格是區(qū)域里所有母線LMP按照母線負(fù)荷加權(quán)平均算出來(lái)的，同一區(qū)域內(nèi)的所有負(fù)荷只有一個(gè)對(duì)應(yīng)的區(qū)域價(jià)格；樞紐(Hub)，指的是分配給同一個(gè)樞紐的345KV的樞紐母線的集合，樞紐結(jié)算點(diǎn)價(jià)格是這些345KV母線LMP的簡(jiǎn)單平均。設(shè)置負(fù)荷區(qū)域和樞紐結(jié)算點(diǎn)的目的是增加電能交易的流動(dòng)性和價(jià)格確實(shí)定性，這樣可以防止在單個(gè)母線上交易受母線價(jià)格(局部阻塞可顯著影響母線價(jià))和母線上聯(lián)絡(luò)線容量的限制。日前市場(chǎng)中節(jié)點(diǎn)電價(jià)和日前結(jié)算點(diǎn)電價(jià)DASPP(Day-AheadSettlementPointPrice)是以小時(shí)為單位，每個(gè)小時(shí)每個(gè)母線或者結(jié)算點(diǎn)會(huì)算一個(gè)對(duì)應(yīng)的價(jià)格。實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，每五分鐘運(yùn)行一次計(jì)算節(jié)點(diǎn)LMP。實(shí)時(shí)結(jié)算點(diǎn)價(jià)格RTSPP(Real-TimeSettlementPointPrice)每15分鐘算一次，計(jì)算15分鐘內(nèi)所有SCED的節(jié)點(diǎn)價(jià)格的平均值。三部分電報(bào)價(jià)三部分售電報(bào)價(jià)(Three-PartSupplyOffer)是QSE為其所代表的發(fā)電機(jī)提交的能量報(bào)價(jià)，具體到每臺(tái)機(jī)組每個(gè)小時(shí)。發(fā)電機(jī)的三部分售電報(bào)價(jià)包含三部分：?jiǎn)?dòng)報(bào)價(jià)(StartupOffer)最低出力報(bào)價(jià)(Offer)和售電報(bào)價(jià)曲線EOC(EnergyOfferCurve)啟動(dòng)報(bào)價(jià)指發(fā)電機(jī)從開(kāi)始啟動(dòng)至到達(dá)最低出力限值(LowSustainedLimit)時(shí)所費(fèi)成本的報(bào)($/start)。QSE根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的溫度狀態(tài)，可以提交三種不同啟動(dòng)報(bào)價(jià)：熱啟動(dòng)start),中等溫度啟動(dòng)(intermediatestart)和冷啟動(dòng)(cold9

start)價(jià)($/MWh)。售電報(bào)價(jià)曲線指對(duì)應(yīng)遞增電量的單調(diào)非遞減的報(bào)價(jià)，售電報(bào)價(jià)曲線是分段線性的(Piecewiselinear)，可以最多有個(gè)報(bào)價(jià)點(diǎn)(MW,。發(fā)電機(jī)也可以只提交售電報(bào)價(jià)曲線EOC不提交啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)。如果機(jī)組想?yún)⑴c日前市場(chǎng)能量和輔助服務(wù)聯(lián)合優(yōu)化，QSE要在售電報(bào)價(jià)曲線中設(shè)置參與聯(lián)合優(yōu)化的標(biāo)記。日前市場(chǎng)DAM優(yōu)化所有提交的三部分售電報(bào)價(jià)，也優(yōu)化單獨(dú)的售電報(bào)價(jià)曲線EOC(無(wú)啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)?？煽啃詸C(jī)組組合RUC只使用三部分售電報(bào)價(jià)中的啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)。實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度SCED只使用售電報(bào)價(jià)曲線而不使用啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)。對(duì)于任意一個(gè)指定的小時(shí)，如果機(jī)組沒(méi)有被日前市場(chǎng)或可靠性機(jī)組組合指令開(kāi)(commit)，QSE可以在這個(gè)小時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)整時(shí)段提交或更新啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)，QSE可以在這個(gè)小時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)整時(shí)段提交或更新售電報(bào)價(jià)曲線，這樣的好處是機(jī)組可以根據(jù)實(shí)時(shí)的運(yùn)行情況調(diào)整報(bào)價(jià)，更能真實(shí)反應(yīng)實(shí)時(shí)的成本，實(shí)時(shí)市場(chǎng)會(huì)使用最后更新的售電報(bào)價(jià)曲線EOC進(jìn)行出清。下表是一個(gè)發(fā)電機(jī)的三部分售電報(bào)價(jià)的例子：三部分售電報(bào)價(jià)例子

StartupOffer($)

Offer(Q-MW,Day

Q2Q3Q5P10ALTAALTAALTAALTA

1234

0000

1101080110251260802014305030

…

……

ALTA

0

14305030

當(dāng)前運(yùn)計(jì)劃當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃COP(CurrentOperatingPlan)是QSE為其所代表的電源發(fā)電機(jī)或負(fù)荷電)提交的預(yù)期運(yùn)行計(jì)劃，包含每個(gè)電源未來(lái)七天的每個(gè)小時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)前運(yùn)行劃包括電源的每個(gè)小時(shí)并網(wǎng)狀態(tài)(在/)最高出力限值HSL(HighSustainedLimit)，最低出力限值LSL(LowSustainedLimit)和輔助服務(wù)計(jì)劃(AncillaryServiceSchedule)。日前市場(chǎng)DAM只使用中的最高出力限值和最低出力限值參與優(yōu)化，作為提交三部分售電報(bào)價(jià)的機(jī)組的出力限值，不使用COP中的10

機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)?？煽啃詸C(jī)組組合會(huì)使用中的所有信息參與優(yōu)化，其中的并網(wǎng)狀態(tài)會(huì)被用來(lái)決定機(jī)組是否自開(kāi)機(jī)(self-commit)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行增量機(jī)組組合。下表是一個(gè)發(fā)電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃COP的例子：當(dāng)前運(yùn)計(jì)劃COP例子

Reg-

Reg

Non-

666666666

1234

00005000

00005000

000000

0000000市場(chǎng)信系統(tǒng)ERCOT過(guò)市場(chǎng)信息系統(tǒng)(MarketInformationSystem)向市場(chǎng)參與者及時(shí)準(zhǔn)確地披露電網(wǎng)和市場(chǎng)運(yùn)行信息。ERCOT全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型使用統(tǒng)一格式的通用信息模型CIM(CommonInformationModel)，極大的簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)模型的更新和在各個(gè)系統(tǒng)中的導(dǎo)入。ERCOT通過(guò)MIS定期公布最新的編輯過(guò)(redacted)的全網(wǎng)CIM模型，刪除其中一些機(jī)密的信息比方發(fā)電機(jī)參數(shù)。也會(huì)在一定保密時(shí)間過(guò)期之后通過(guò)MIS公布市場(chǎng)參與者歷史報(bào)價(jià)和出清信息，比方在運(yùn)行日六十天之后會(huì)公布所有日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)的各種報(bào)價(jià)。雙結(jié)算統(tǒng)11

ERCOT采用雙結(jié)算系統(tǒng)(Two-Settlement結(jié)算日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)：對(duì)日前市場(chǎng)電能出清量按照日前市場(chǎng)結(jié)算點(diǎn)價(jià)格進(jìn)行結(jié)算，實(shí)時(shí)市場(chǎng)中則根據(jù)實(shí)時(shí)市場(chǎng)和日前市場(chǎng)出清量之間的偏差量按照實(shí)時(shí)結(jié)算點(diǎn)價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。雙結(jié)算系統(tǒng)可以讓追求利益最大化的發(fā)電商在實(shí)時(shí)市場(chǎng)的參與策略不受日前市場(chǎng)交易或者雙邊合同的影響，仿佛之前的交易不存在，從而鼓勵(lì)發(fā)電商全電量報(bào)價(jià)參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)，提高實(shí)時(shí)市場(chǎng)的運(yùn)行效率。5.金融輸電權(quán)市場(chǎng)金融輸權(quán)市場(chǎng)介金融輸電權(quán)CRR(CongestionRevenueRight)是一種金融避險(xiǎn)工具，讓金融輸電權(quán)持有者可以在日前市場(chǎng)中接受補(bǔ)償收款，或被欠款收費(fèi)。金融輸電權(quán)是金融性的，持有金融輸電權(quán)并沒(méi)有賦予金融輸電權(quán)持有者權(quán)利或者義務(wù)來(lái)物理傳輸或接受電能。為了持有金融輸電權(quán)，市場(chǎng)參與者必須在ERCOT注冊(cè)成為金融輸電權(quán)開(kāi)戶(CRRAccountHolder)。金融輸電權(quán)開(kāi)戶人和ERCOT之間進(jìn)行金融輸電權(quán)的結(jié)算。因?yàn)楣焦目紤]，輸配電供給商和ERCOT都被禁止持有金融輸電權(quán)。金融輸電權(quán)可以通過(guò)以下三種方式獲得：1.金融輸電權(quán)拍賣

(CRRAuction)：這是獲取金融輸電權(quán)的最基本方式。ERCOT每半年和每個(gè)月都會(huì)進(jìn)行周期性的金融輸電權(quán)拍賣。金融輸電權(quán)拍賣會(huì)拍賣一些空余的網(wǎng)絡(luò)容量，同時(shí)也給金融輸電權(quán)持有者時(shí)機(jī)來(lái)賣掉他們當(dāng)前所持有的金融輸電權(quán)。2.預(yù)先分配(PCRRAllocation)：ERCOT會(huì)事先分配一些金融輸電權(quán)給一些符合條件的不參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)主體inEntity)。NOIE指的是那些不提供用戶售電選擇的合作社EC(Electric和市政電力公司MOU(MunicipallyOwnedUtility).3.雙邊交易(Bilateral：金融輸電權(quán)持有者可以通過(guò)雙邊交易轉(zhuǎn)讓之前已經(jīng)持有的金融輸電權(quán)。ERCOT融輸電權(quán)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point-to-point)的擁堵收益權(quán)，有如下特性：一個(gè)具體數(shù)量MW(可以精確到)，一個(gè)具體時(shí)段，指定的電量輸出點(diǎn)(Source)12

和指定的電量接收點(diǎn)。金融輸電權(quán)按照結(jié)算功能可以分為兩類：一類是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)PTPObligation(point-to-pointObligation),另外一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)選擇權(quán)PTPOption(point-to-pointOption)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)是雙向的，在日前市場(chǎng)結(jié)算時(shí)既可能產(chǎn)生欠款(charge)也能收款(payment),而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)選擇權(quán)是單向的，在日前市場(chǎng)結(jié)算時(shí)只會(huì)收款(payment)。金融輸電權(quán)拍賣和預(yù)先分配都是按照分時(shí)區(qū)塊TOU(Time-OfUseBlocks)，以每個(gè)月為條狀單位(stripes)進(jìn)行拍賣或分配。CRR分時(shí)區(qū)塊TOU分為以下三種:1.工作日高峰時(shí)(PeakWeekday):5X16時(shí)段，指時(shí)(hourending)2200,周一至周五工作日排除的節(jié)假日2.周末高峰時(shí)段(PeakWeekend):2X16時(shí)段，指時(shí)末0700-2200周六，周日和NERC節(jié)假日3.低谷時(shí)段(：7X8時(shí)段，指時(shí)末0100-0600和時(shí)末2300-2400,周日至周六7天金融輸電權(quán)拍賣結(jié)束之后，ERCOT就會(huì)用拍賣出清價(jià)格AuctionClearingPrices)對(duì)中標(biāo)的出售和購(gòu)買的金融輸電權(quán)(awardedoffersandbids)和金融輸電權(quán)持有者進(jìn)行結(jié)算。金融輸電權(quán)的拍賣收益(CRRAuctionRevenue)會(huì)按照擁有負(fù)荷的大小按比例分配給QSE.金融輸權(quán)市場(chǎng)算金融輸電權(quán)持有者持有的CRR在日前市場(chǎng)中按照日前市場(chǎng)結(jié)算點(diǎn)價(jià)格DASPP進(jìn)行結(jié)算。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)的結(jié)算價(jià)格是(接收點(diǎn)DASPP-輸出點(diǎn)DASPP)，其結(jié)算價(jià)格可正可負(fù)，所以既可能欠款也可能收款。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)選擇權(quán)的結(jié)算價(jià)格是MAX[(收點(diǎn)DASPP-輸出點(diǎn)，0]所以其結(jié)算價(jià)格是非負(fù)的，只會(huì)收款不會(huì)欠款。CRR是按照小時(shí)進(jìn)行結(jié)算的。日前市場(chǎng)結(jié)算產(chǎn)生的的每小時(shí)擁堵租金

(CongestionRent)會(huì)用來(lái)付錢給金融輸電權(quán)，如有多余，多余的錢會(huì)被放入一個(gè)金融輸電權(quán)平衡賬戶(CRRBalancingAccount)如果不足，欠就會(huì)被記錄下來(lái)，積累到月底的時(shí)候，就會(huì)用當(dāng)月金融輸電權(quán)平衡賬戶里積攢的錢來(lái)付這些欠費(fèi)，如果還有剩余就會(huì)按照QSE負(fù)荷大小按比例分配給QSE。在某些特殊情況下，月平衡賬戶也有可能不足付這些欠費(fèi)。13

6.日前市場(chǎng)日前運(yùn)時(shí)間軸ERCOT前運(yùn)行時(shí)間軸(timeline)如下列圖所示:ERCOT前運(yùn)行時(shí)間軸(來(lái)源ercot)如上圖所示，ERCOT在日前0600之前，需要向市場(chǎng)發(fā)布系統(tǒng)狀況，負(fù)荷預(yù)測(cè)，輔助服務(wù)責(zé)任(AncillaryService，網(wǎng)損以及其它一些信息。在日前1000之前，QSE向提交日前市場(chǎng)售電報(bào)價(jià)和購(gòu)電報(bào)價(jià)(DAMOffersandBids)各個(gè)電源的每個(gè)小時(shí)的當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃COP，自提供的輔助服務(wù)AS)日前1000，ERCOT會(huì)關(guān)閉日前市場(chǎng)，開(kāi)始日前市場(chǎng)出清。在日前1330之前，ERCOT需要發(fā)布日前市場(chǎng)結(jié)果。在日前ERCOT運(yùn)行日前可靠性機(jī)組組合并在運(yùn)行結(jié)束后公布結(jié)果。日前市簡(jiǎn)介ERCOT日前市場(chǎng)DAM(Day-Aheadmarket)是在日前集中出清的金融性市場(chǎng)(financialmarket)，日前市場(chǎng)的參與是自愿性的(voluntary),QSE不被要求強(qiáng)制參加，發(fā)電機(jī)和負(fù)荷也不需要強(qiáng)制參與報(bào)價(jià)。日前市場(chǎng)的負(fù)荷是購(gòu)電報(bào)價(jià)

(沒(méi)有負(fù)荷的QSE也可以提交購(gòu)電報(bào))，是虛擬且有彈性的，不是負(fù)荷預(yù)測(cè)，其性質(zhì)是金融性14

的。日前市場(chǎng)中不僅考慮發(fā)電資源的各種物理約束，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)安全校核NSA(NetworkSecurityAnalysis)。日前市場(chǎng)的主要目的是為下一個(gè)運(yùn)行日(OperatingDay)安排電能和輔助服務(wù)提供價(jià)格確定性和發(fā)現(xiàn)價(jià)格，讓市場(chǎng)參與者可以躲避(hedge)實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。日前市場(chǎng)以最大化社會(huì)福利(socialwelfare)為優(yōu)化目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化(co-optimize)售電報(bào)價(jià)(energyoffers)，購(gòu)電報(bào)價(jià)(energybids),輔助服務(wù)出售報(bào)價(jià)ASOffers(AncillaryServices和任權(quán)價(jià)PTPBids(point-to-pointObligationsbids)。日前市場(chǎng)出清軟件(clearingengine)是安全約束下的機(jī)組組合

ConstrainedUnitCommitment)SCUC包含兩部分：一部分是機(jī)組組合

UC(UnitCommitment)，另外一部分是網(wǎng)絡(luò)安全校核這兩部分互相迭代求解直到滿足收斂條件，最終結(jié)果即為出清結(jié)果。機(jī)組組合MIP(MixedIntegerProgramming)。

UC優(yōu)化算法是混合整數(shù)優(yōu)化日前市場(chǎng)的研究區(qū)間(studyperiod)是二天運(yùn)行日Operating的一整天24小時(shí)，每個(gè)小時(shí)作為一個(gè)研究時(shí)間點(diǎn)，所以一共有24個(gè)時(shí)間點(diǎn)。日前市場(chǎng)中的售電報(bào)價(jià)(energy包含發(fā)電機(jī)組的三部分售電報(bào)價(jià)PartSupply和虛擬的售電報(bào)價(jià)(Energy-OnlyOffers)。日前市場(chǎng)中的購(gòu)電報(bào)價(jià)(Energy都是虛擬的，又被稱為Energy-Only。虛擬的售電報(bào)價(jià)和購(gòu)電報(bào)價(jià)必須在結(jié)算點(diǎn)(SettlementPoint)上報(bào)價(jià)，任何QSE都可以報(bào)價(jià)。ERCOT在日前市場(chǎng)中購(gòu)買的輔助服務(wù)有四種:上調(diào)頻(RegulationUp)，下調(diào)頻(RegulationDown)，響應(yīng)備用ReserveService)和非旋轉(zhuǎn)備用(Non-Spin。ERCOT的輔助服務(wù)報(bào)價(jià)ASOffers比較獨(dú)特，對(duì)在線增量備用

upreserves)采用的是聯(lián)合輔助服務(wù)報(bào)價(jià)(LinkedAncillaryServiceOffer)的形式，具體如下：1.2.3.

下調(diào)頻單獨(dú)報(bào)價(jià)，因?yàn)槠涫俏ㄒ坏臏p量備用上調(diào)頻，響應(yīng)備用和在線非旋轉(zhuǎn)備用可以聯(lián)合報(bào)價(jià)離線非旋轉(zhuǎn)備用單獨(dú)報(bào)價(jià)15

比方一個(gè)機(jī)組有30MW的備用，其爬坡能力比較快，可以在5分鐘之完全部署(deploy)這30MW這30MW備用滿足上調(diào)頻，響應(yīng)備用和非旋轉(zhuǎn)備用的要求。在這種情況下，QSE可以給這進(jìn)行聯(lián)合報(bào)價(jià)：備用容量30MW上調(diào)頻一個(gè)報(bào)價(jià)，響應(yīng)備用一個(gè)報(bào)價(jià)，非旋轉(zhuǎn)備用一個(gè)報(bào)價(jià)。日前市場(chǎng)會(huì)根據(jù)聯(lián)合優(yōu)化來(lái)決定哪些服務(wù)中標(biāo)會(huì)給這個(gè)機(jī)組帶來(lái)最大利潤(rùn)，每個(gè)服務(wù)都會(huì)有一個(gè)中標(biāo)量，這三個(gè)中標(biāo)量之和必須小于等于總備用容量30MW。美國(guó)有些其它市場(chǎng)支持輔助服務(wù)替換功能AncillaryServiceSubstitution)，即高質(zhì)量輔助服務(wù)可用來(lái)替換低質(zhì)量輔助服務(wù)，但是不支持聯(lián)合輔助服務(wù)報(bào)價(jià)。ERCOT的輔助服務(wù)出清支持聯(lián)合輔助服務(wù)報(bào)價(jià)但不支持輔助服務(wù)替換，比方非旋轉(zhuǎn)備用不足的時(shí)候不能用響應(yīng)備用來(lái)代替。聯(lián)合輔助服務(wù)報(bào)價(jià)和輔助服務(wù)替換有異曲同工的作用，這也是ERCOT輔助服務(wù)市場(chǎng)一個(gè)獨(dú)特的地方。ERCOT日前市場(chǎng)開(kāi)啟后會(huì)發(fā)布系統(tǒng)的輔助服務(wù)計(jì)劃(ASPlan〕,然后按照QSE負(fù)荷在總負(fù)荷中的占比

(loadratioshare)分配輔助服務(wù)義務(wù)

(AncillaryServiceObligation)，QSE可以自己安排這些輔助服務(wù)義務(wù):自己的發(fā)電機(jī)或負(fù)荷電源提供，或者通過(guò)雙邊輔助服務(wù)合同從其他QSE購(gòu)買,ERCOT在日前市場(chǎng)關(guān)閉后會(huì)計(jì)算系統(tǒng)總計(jì)劃(ASPlan)和QSE自安排輔助服務(wù)AS)的差值，然后在日前市場(chǎng)中購(gòu)買這部分沒(méi)有自安排的差值。日前市場(chǎng)的機(jī)組組合和電量出清是金融性質(zhì)的，在實(shí)時(shí)不需要物理執(zhí)行，機(jī)組款(Payment),同時(shí)需要承擔(dān)實(shí)時(shí)電量偏差帶來(lái)的金融懲罰。另一方面，日前市場(chǎng)的輔助服務(wù)出清是物理性質(zhì)的，中標(biāo)的機(jī)組必須在實(shí)時(shí)提供出清的輔助服務(wù)。日前市結(jié)算日前市場(chǎng)的出清結(jié)果按照小時(shí)為單位，出清結(jié)果包含提交三部分售電報(bào)價(jià)機(jī)組的機(jī)組組合，中標(biāo)的虛擬售電報(bào)價(jià)，中標(biāo)的虛擬購(gòu)電報(bào)價(jià)，中標(biāo)的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷資源輔助服務(wù)報(bào)價(jià)和中標(biāo)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)報(bào)價(jià)。日前市場(chǎng)的出清價(jià)格包含所有結(jié)算點(diǎn)價(jià)格DASPP和四種輔助服務(wù)的容量出清價(jià)格

MCPC(MarketClearingPriceforCapacity)，ERCOT的輔助服務(wù)是系統(tǒng)性的，沒(méi)有單獨(dú)分區(qū)，所以每個(gè)小時(shí)每種輔助服務(wù)只有一個(gè)系統(tǒng)價(jià)格。16

日前市場(chǎng)所有電能出清量都是按照日前結(jié)算點(diǎn)價(jià)格DASPP進(jìn)行結(jié)算，輔助服務(wù)出清量按照對(duì)應(yīng)的輔助服務(wù)價(jià)格MCPC進(jìn)行結(jié)算。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)購(gòu)買報(bào)價(jià)Bids)出清量按照接收點(diǎn)和輸出點(diǎn)之間結(jié)算點(diǎn)價(jià)格的差價(jià)進(jìn)行結(jié)算。日前市場(chǎng)的目標(biāo)函數(shù)是最大化社會(huì)效益，所以有可能提交三部分售電報(bào)價(jià)機(jī)組被指令開(kāi)機(jī)之后其在日前市場(chǎng)的電能和輔助服務(wù)收益不足以支付它的運(yùn)行成(開(kāi)機(jī)成本+最低出力成本+最低出力到中標(biāo)量的成)，這種情況下，日前市場(chǎng)結(jié)算就會(huì)補(bǔ)償給機(jī)組運(yùn)行成本和收益之間的差值，這種補(bǔ)償叫做開(kāi)機(jī)補(bǔ)償付(。日前市場(chǎng)中所有開(kāi)機(jī)補(bǔ)償付款的支出會(huì)按照QSE虛擬報(bào)價(jià)出清量和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)責(zé)任權(quán)報(bào)價(jià)中標(biāo)量的大小按比例向QSE收費(fèi)。ERCOT購(gòu)買輔助服務(wù)的支出會(huì)按照QSE短缺的輔助服務(wù)的大小〔ASObligation-self-arrangedAS〕按比例向收費(fèi)。7.可靠性機(jī)組組合可靠性組組合介可靠性機(jī)組組合RUC(ReliabilityUnitCommitment)的主要目的是保證系統(tǒng)里有足夠的在線發(fā)電容量來(lái)滿足系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)?？煽啃詸C(jī)組組合也運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)安全校核NSA來(lái)監(jiān)測(cè)和保證輸電網(wǎng)絡(luò)的安全。可靠性機(jī)組組合的作用相當(dāng)于一個(gè)橋梁來(lái)填補(bǔ)金融性的日前市場(chǎng)和物理實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的缺口，從而保證系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行。如前所述，日前市場(chǎng)出清是根據(jù)自愿的虛擬售電和購(gòu)電報(bào)價(jià)而不是系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)。日前市場(chǎng)中的機(jī)組組合有可能不能滿足實(shí)時(shí)的電量和輔助服務(wù)要求，因此需要可靠性機(jī)組組合來(lái)購(gòu)買足夠的發(fā)電機(jī)容量來(lái)滿足負(fù)荷預(yù)測(cè)和輔助服務(wù)要求?？煽啃詸C(jī)組組合是一種增量集中機(jī)組組合ERCOT絕大多數(shù)機(jī)組都是自開(kāi)機(jī)(self-commit)QSE通過(guò)提交當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃COP來(lái)反映每個(gè)機(jī)組的每個(gè)小時(shí)的開(kāi)機(jī)狀態(tài)?？煽啃詸C(jī)組組合使用當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃作為輸入，在自開(kāi)機(jī)機(jī)組的基礎(chǔ)上來(lái)決定是否需要投入(commit)額外的機(jī)組上線，可靠性機(jī)組組合以小時(shí)為單位。如果某些在線機(jī)組影響系統(tǒng)安全運(yùn)行，系統(tǒng)調(diào)度員也可以在

RUC中通過(guò)手動(dòng)調(diào)度要求在線機(jī)組關(guān)機(jī)(decommit)。Decommit一般有兩種原因：一種是系統(tǒng)發(fā)電機(jī)最低出力高于系統(tǒng)負(fù)，只來(lái)緩為decommit情況很極端，從進(jìn)入節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)至今，系統(tǒng)調(diào)度員基本沒(méi)有17

decommit過(guò)機(jī)組?？煽啃詸C(jī)組組合以最小化系統(tǒng)運(yùn)行成本為優(yōu)化目,在滿足系統(tǒng)的各種安全約束的前提下優(yōu)化三部分售電報(bào)價(jià)中的啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最小出力報(bào)價(jià)?？煽啃詸C(jī)組組合和日前市場(chǎng)類似，出清軟件也是是安全約束下的機(jī)組組合SCUC。可靠性機(jī)組組合的結(jié)果是物理性的，在實(shí)時(shí)必須物理執(zhí)行，被指令開(kāi)機(jī)的機(jī)組必須在實(shí)時(shí)上線?？煽啃詸C(jī)組組合是強(qiáng)制機(jī)組參與的，如果機(jī)組離線并且沒(méi)有故障，即使沒(méi)有提及三部分售電報(bào)價(jià)，也會(huì)被強(qiáng)制參與優(yōu)化。在這種情況下，可靠性機(jī)組組合會(huì)根據(jù)機(jī)組的成本創(chuàng)建啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最低出力報(bào)價(jià)，和其它提交三部分售電報(bào)價(jià)的機(jī)組一起優(yōu)化?？煽啃詸C(jī)組組合根據(jù)研究區(qū)間和功能的不同可以分為以下三個(gè)過(guò)程：1.

日前可靠性機(jī)組組合DRUC(Day-aheadReliabilityUnitCommitment)。DRUC每天運(yùn)行一次，在日前下午14:30運(yùn)行來(lái)決定下個(gè)運(yùn)行日是否需要額外的機(jī)組上線來(lái)滿足系統(tǒng)容量的需求。DRUC的研究區(qū)間是下個(gè)運(yùn)行日的24個(gè)小時(shí)，每個(gè)小時(shí)作為一個(gè)研究點(diǎn)。2.

時(shí)前可靠性機(jī)組組合HRUC(HourlyReliabilityUnitCommitment)。HRUC每小時(shí)執(zhí)行一次，根據(jù)最新的系統(tǒng)信息來(lái)微調(diào)之前的機(jī)組組合。HRUC的研究區(qū)間是動(dòng)態(tài)的：在運(yùn)行結(jié)束之前，只包括從下個(gè)小時(shí)到當(dāng)日的24點(diǎn)，在DRUC運(yùn)行結(jié)束之后，包括從下個(gè)小時(shí)到次日的24點(diǎn)。3.

周前可靠性機(jī)組組合WRUC(WeeklyReliabilityUnitCommitment)。WRUC是一個(gè)離線研究工具，一般系統(tǒng)調(diào)度員每天運(yùn)行一次，研究區(qū)間為從次日開(kāi)始的下天。WRUC主要用于在某些特定的系統(tǒng)運(yùn)行狀況下投入開(kāi)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)組(一般超過(guò)24小時(shí)，這些開(kāi)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)組超出了DRUC和HRUC的研究區(qū)間，只能提前通過(guò)WRUC來(lái)開(kāi)機(jī)?？煽啃詸C(jī)組組合的出清結(jié)果就是按照小時(shí)的增量機(jī)組組合。機(jī)組被可靠性機(jī)組組合投入之后，有兩種結(jié)算選擇：一種是保持可靠性機(jī)組組合開(kāi)機(jī)這種情況就會(huì)享受可靠性機(jī)組組合結(jié)算，一種是選擇自開(kāi)機(jī)，這種情況可靠性機(jī)組組合結(jié)算就不適用，QSE自負(fù)盈虧和其它自開(kāi)機(jī)的機(jī)組一樣?？煽啃越M組合算18

：RUC機(jī)償款(RUCmake-wholepayment)和RUC追回利潤(rùn)索款RUCclawbackcharge)。對(duì)每個(gè)指令開(kāi)機(jī)的機(jī)組，結(jié)算時(shí)會(huì)計(jì)算這個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)成本和最小出力成本之和，定義為機(jī)組的保障成本。如果機(jī)組在實(shí)時(shí)發(fā)電根據(jù)實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格結(jié)算的收益小于這個(gè)保障成本，ERCOT會(huì)通過(guò)make-wholepayment給來(lái)補(bǔ)償成本和收益之間的差值。ERCOT會(huì)把wholepayment按比例對(duì)那些容量不足引起RUC指令開(kāi)機(jī)的QSE收費(fèi)，如果這些容量不足收費(fèi)還不能支付make-wholepayment，ERCOT會(huì)把不足的差值按照QSE的負(fù)荷大小按比例對(duì)進(jìn)行收費(fèi)。如果機(jī)組在實(shí)時(shí)的收益超過(guò)了保障成本，ERCOT會(huì)追回部分利潤(rùn)(clawback)，clawback的目的是鼓勵(lì)自啟動(dòng)(來(lái)參與市場(chǎng)。ERCOTclawback回來(lái)的利潤(rùn)會(huì)根據(jù)QSE負(fù)荷的大小按比例分配給8.實(shí)時(shí)市場(chǎng)調(diào)整時(shí)段和實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)間軸ERCOT調(diào)整時(shí)段和實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)間軸如下列圖所示：ERCOT調(diào)整時(shí)段和實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)間(來(lái)源:ercot)調(diào)整時(shí)段(AdjustmentPeriod)指從日前1800到實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)段的開(kāi)(即運(yùn)行小19

時(shí)的前一個(gè)小)。在調(diào)整時(shí)段QSE可以更新售電報(bào)價(jià)和購(gòu)電報(bào)價(jià)，更新電源當(dāng)前運(yùn)行計(jì)劃，更新出力計(jì)劃OutputSchedule)等。在調(diào)整時(shí)段執(zhí)行時(shí)前可靠性機(jī)組組，并發(fā)布HRUC結(jié)果。ERCOT實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)段包含當(dāng)前運(yùn)行小時(shí)(OperatingHour)和時(shí)前當(dāng)前運(yùn)行小時(shí)主要用來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)度電能，而時(shí)前為實(shí)時(shí)調(diào)度做準(zhǔn)備。實(shí)時(shí)網(wǎng)安全校實(shí)時(shí)運(yùn)行主要有兩個(gè)目的：第一是可靠性管理，平衡系統(tǒng)的發(fā)電和負(fù)荷并保證輸電系統(tǒng)不越限；第二指在滿足可靠性約束條件下對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度從而最小化系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。其中第一可靠性優(yōu)先級(jí)別總是高于第二經(jīng)濟(jì)性。實(shí)時(shí)運(yùn)行的核心是安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度EconomicDispatch)和能量管理系統(tǒng)EMS(EnergyManagementSystem)，EMS和SCED緊密相連，互相配合。能量管理系統(tǒng)EMS的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)子系統(tǒng)采用ICCP協(xié)議通過(guò)遙測(cè)信號(hào)(telemetry)QSE的電源(發(fā)電機(jī)或負(fù)荷電源以及輸電供給商(TSP)進(jìn)行通信。通過(guò)遙測(cè)信號(hào)告知ERCOT能量管理系統(tǒng)機(jī)組的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)：并網(wǎng)狀態(tài)(在線/離線)，當(dāng)前出力MW，爬坡能ramp，最高出力限值HSL，低出力限值LSL,輔助服務(wù)要求Requirement)和輔助服務(wù)計(jì)劃Schedule)EMS為SCED提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)安全校核NSA。實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)安全校核通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)EMS中的狀態(tài)估計(jì)SE(State子系統(tǒng)根據(jù)遙測(cè)信號(hào)的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)基本潮流計(jì)算(BaseCase)。EMS中的實(shí)時(shí)預(yù)想事故分析RTCA(RealTimeContingencyAnalysis)子系統(tǒng)根據(jù)狀態(tài)估計(jì)基本潮流的結(jié)果計(jì)算系統(tǒng)在各種預(yù)想事故下的潮流和線路越限情況。系統(tǒng)調(diào)度員根據(jù)這些越限結(jié)果按照事先定義好的規(guī)程決定是否將這些網(wǎng)絡(luò)約束傳遞給SCED另外EMS中的電源限值計(jì)算RLC(ResourceLimitCalculator)子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電源的遙測(cè)信號(hào)，計(jì)算每個(gè)電源的5分鐘內(nèi)的可被調(diào)度的最高調(diào)度限值HDL(HighDispatchLimit)最低調(diào)度限值LDL(LowDispatchLimit)，這個(gè)最高和最低調(diào)度限值的計(jì)算考慮了電源當(dāng)前的出力和5分鐘的爬坡能力。20

實(shí)時(shí)市SCED出清實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清軟(clearingengine)是安全約束下的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度SCED，SCED優(yōu)化算法是二次規(guī)劃算法(QuadraticProgramming)。SCED進(jìn)行全電量出清，是物理性強(qiáng)制參與市場(chǎng)，所有在線(On-Line)的機(jī)組必須參加實(shí)時(shí)市場(chǎng)，必須向ERCOT提交售電報(bào)價(jià)曲EOC(EnergyOfferCurves)或者自調(diào)度的出力計(jì)劃(OutputSchedules)。售電報(bào)價(jià)曲線以小時(shí)為區(qū)間，出力計(jì)劃以5分鐘為區(qū)間。雙邊合同并不直接參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)的優(yōu)化出清，SCED運(yùn)行時(shí)并不讀取雙邊合同的信息。如果擁有發(fā)電機(jī)的QSE希望按照雙邊合同電量發(fā)電，可以在實(shí)時(shí)提交出力計(jì)劃從而到達(dá)自調(diào)度的目的。對(duì)于同時(shí)擁有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的QSE，如果希望自己的發(fā)電平衡自己的負(fù)荷，可以選擇提交動(dòng)態(tài)計(jì)劃?rùn)C(jī)組

DSR(DynamicScheduledResource)和DSR負(fù)荷。DSR需要提交對(duì)應(yīng)的出力計(jì)劃,可以選擇提交一種DSR特有的增量售電報(bào)價(jià)曲線(incremental和減量售電報(bào)價(jià)曲線(DecremetalEOC)。ERCOT節(jié)點(diǎn)市場(chǎng)運(yùn)行至今，基本沒(méi)有QSE使用過(guò)DSR功能。對(duì)于提交出力計(jì)劃的機(jī)組，SCED會(huì)給這個(gè)機(jī)組創(chuàng)建一個(gè)代理售電報(bào)價(jià)曲線(ProxyEOC)。這個(gè)代理售電報(bào)價(jià)曲線在出力計(jì)劃處的報(bào)價(jià)是

MWh，在最低出力限值LSL的報(bào)價(jià)250/MWh,在出力計(jì)劃到最高出力限值之間的報(bào)價(jià)是系統(tǒng)報(bào)價(jià)帽SWCAP。這個(gè)代理報(bào)價(jià)會(huì)保障機(jī)組在正常電價(jià)范圍的時(shí)候被調(diào)度在出力計(jì)劃，但是當(dāng)LMP到達(dá)系統(tǒng)報(bào)價(jià)帽的時(shí)候，機(jī)組會(huì)被向上調(diào)度可以直到最高出力限值，而當(dāng)LMP降到$-250/MWh的時(shí)候，機(jī)組會(huì)被向下調(diào)度可以直到最低出力限值。SCED的設(shè)計(jì)目的就是用來(lái)同時(shí)管理電能，系統(tǒng)發(fā)電和負(fù)荷平衡以及網(wǎng)絡(luò)阻塞。SCED中的安全約束包括系統(tǒng)發(fā)電和負(fù)荷平衡約束，輸電網(wǎng)絡(luò)約束和電源的各種物理限值約束。SCED在滿足安全約束的條件下，根據(jù)機(jī)組提交的售電報(bào)價(jià)EOC和出力計(jì)劃(OutputSchedules)，可控負(fù)荷電源提交的實(shí)時(shí)購(gòu)電報(bào)價(jià)(RTMEnergyBids)來(lái)調(diào)度電源從而最大化社會(huì)福利基于購(gòu)電報(bào)價(jià)的收益減去售電報(bào)價(jià)的成本)。SCED的發(fā)電需求是用當(dāng)前所有發(fā)電機(jī)出力的遙測(cè)量加上兩個(gè)很小的因子(調(diào)頻服務(wù)部署量因子和5分鐘超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)變化量因子)。SCED出清結(jié)果包含每個(gè)電源的調(diào)度基點(diǎn)(BasePoint)和每個(gè)發(fā)電機(jī)的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)。ERCOT這些基準(zhǔn)出力的基21

礎(chǔ)上，根據(jù)需要來(lái)部署(deploy)各種輔助服務(wù)從而控制系統(tǒng)頻率和解決各種潛在的系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。ERCOT在年6月日實(shí)現(xiàn)了可控負(fù)荷電源參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)SCED的功能，但是因?yàn)榭煽刎?fù)荷電源滿足調(diào)度資格認(rèn)證較難等種種原因，至今還沒(méi)有可控負(fù)荷電源參與SCED。SCED采用兩步法(Two-stepMethodology)來(lái)緩解可能出現(xiàn)的非競(jìng)爭(zhēng)性的網(wǎng)絡(luò)擁堵(Non-Competitive：1.第一步運(yùn)行來(lái)決定參考節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)(ReferenceLMPs)。在第一步中，SCED只遵守競(jìng)爭(zhēng)性網(wǎng)絡(luò)約束Competitive不考慮非競(jìng)爭(zhēng)性網(wǎng)絡(luò)約束(Non-CompetitiveConstraints)，進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)在線機(jī)組的售電報(bào)價(jià)和代理售電報(bào)價(jià)，可控負(fù)荷電源的購(gòu)電報(bào)價(jià)來(lái)決定參考節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)。這里競(jìng)爭(zhēng)性網(wǎng)絡(luò)約束指的此網(wǎng)絡(luò)約束通過(guò)規(guī)定測(cè)試證明不受市場(chǎng)力影響，即沒(méi)有QSE的發(fā)電機(jī)對(duì)這個(gè)約束有較大影響；非競(jìng)爭(zhēng)性約束指的此約束受市場(chǎng)力影響，即存在QSE的發(fā)電機(jī)對(duì)這個(gè)約束有較大影響。2.第二步運(yùn)行來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)出力(basepoint),影子價(jià)格(ShadowPrices)和節(jié)點(diǎn)邊際電(LMPs)，在第二步中SCED同時(shí)遵守競(jìng)爭(zhēng)性網(wǎng)絡(luò)約束和非競(jìng)爭(zhēng)性網(wǎng)絡(luò)約束。在第二步中，所有上線發(fā)電機(jī)的售電曲線必須被限制不小于參考節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)和機(jī)組對(duì)應(yīng)的緩解的地板報(bào)價(jià)MitigatedOfferfloor)者的小同時(shí)，對(duì)于那些根據(jù)約束競(jìng)爭(zhēng)性測(cè)試CCT(ConstraintCompetitiveness決定的符合mitigation的機(jī)組，其售電報(bào)價(jià)必須被限制不高于參考節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)和機(jī)組對(duì)應(yīng)的緩解的報(bào)價(jià)帽Cap)兩者的大值。

(MitigatedOfferERCOTSCED設(shè)置成每分鐘自動(dòng)運(yùn)行一次，此外系統(tǒng)調(diào)度員也可以根據(jù)具體系統(tǒng)情況選擇手動(dòng)觸發(fā)(manuallytrigger)SCED，SCED運(yùn)行時(shí)間一般在秒之間。SCED5分鐘的調(diào)度基點(diǎn)會(huì)傳遞給

EMS,EMS的負(fù)荷頻率控制LFC(LoadFrequencyControl)模塊每4秒鐘運(yùn)行一次，根據(jù)實(shí)時(shí)頻率和設(shè)定頻率的偏差，在SCED5分鐘調(diào)度基點(diǎn)的基礎(chǔ)上部署調(diào)頻備用服(RegulationReserveServes)來(lái)平衡實(shí)時(shí)的發(fā)電和負(fù)荷SCED提供基準(zhǔn)出力LFC在此基礎(chǔ)上微調(diào)，共同平衡實(shí)時(shí)發(fā)電和負(fù)荷。SCED的一個(gè)重要作用就是最小化在一定時(shí)間段內(nèi)調(diào)頻備用服務(wù)的部22

署從而降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。SCED時(shí)間戳(SCEDTimestamp)定義為SCED發(fā)布調(diào)度指令(DispatchInstruction)的時(shí)間，即發(fā)布調(diào)度基點(diǎn)和LMP的時(shí)間。SCED區(qū)間(SCEDinterval)指SCED的有效時(shí)段，定義為當(dāng)前SCED時(shí)間戳到下個(gè)SCED時(shí)間戳之間的時(shí)差。因?yàn)槊?分鐘自動(dòng)運(yùn)行一次，所以SCED區(qū)間一般是分鐘左右。另外有些時(shí)候是調(diào)度員手動(dòng)觸發(fā)的，SCED區(qū)間會(huì)不固定，可能小于5分鐘。SCED運(yùn)行結(jié)束之后會(huì)觸發(fā)一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程會(huì)計(jì)算SCED結(jié)算點(diǎn)的LMP。實(shí)時(shí)稀定價(jià)機(jī)ERCOT實(shí)時(shí)市場(chǎng)沒(méi)有聯(lián)合優(yōu)化電能和輔助備用，為了在備用稀缺的情況下反應(yīng)真實(shí)的電價(jià)，ERCOT從2014年6月1日在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中引入了實(shí)時(shí)備用價(jià)格增量(Real-TimeReservePriceAdders)。這個(gè)備用價(jià)格增量是根據(jù)運(yùn)行備用需求曲線ORDC(OperatingReserveDemand，在SCED運(yùn)行結(jié)束之后按照SCED對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)備用計(jì)算出來(lái)的。這個(gè)實(shí)時(shí)備用價(jià)格增量是ERCOT全系統(tǒng)范圍的，每個(gè)只有一個(gè)系統(tǒng)值。在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，存在一些情況下系統(tǒng)備用很低價(jià)格比較高的時(shí)候，由于

RUC指令開(kāi)機(jī)commit)或者部署負(fù)荷電源備用的時(shí)候，原來(lái)高的價(jià)格反而變低了，這種情況稱為價(jià)格反轉(zhuǎn)(pricereversal)，不能提供正確的價(jià)格信號(hào)給市場(chǎng)。ERCOT在2015年6月引入了可靠性部署價(jià)格增量ReliabilityDeploymentPriceAdder)解決這個(gè)價(jià)格反轉(zhuǎn)的問(wèn)題。這個(gè)可靠性價(jià)格增量也是ERCOT全系統(tǒng)范圍的，每個(gè)只有一個(gè)系統(tǒng)值。SCED中電力平衡約束(PowerBalanceConstraint)影子價(jià)格(Shadow稱為系統(tǒng)價(jià)格(SystemLambda)，代表了系統(tǒng)范圍內(nèi)負(fù)荷加權(quán)平均電價(jià)。電力平衡約束的懲罰曲(PowerBalancePenaltyCurve)一系列臺(tái)階形遞增價(jià)格，最高價(jià)格是SWCAP。樣保證在電能和備用稀缺的情況下，系統(tǒng)電價(jià)會(huì)很高甚至高達(dá)

SWCAP。ERCOT在計(jì)算SCED備用價(jià)格增量和可靠性部署價(jià)格增量的時(shí)候，會(huì)保證系統(tǒng)價(jià)格+在線備用價(jià)格增+靠性部署價(jià)格增量不超過(guò)SWCAP。這些措施也是前文提