9.電力市場備用服務(wù)研究課件

電力市場備用服務(wù)9.電力市場備用服務(wù)研究內(nèi)容提要備用市場總體研究備用市場彈性備用模型西北區(qū)域電力市場實例研究9.電力市場備用服務(wù)研究1備用市場總體研究備用市場的重要性備用的分類備用的成本效益?zhèn)溆檬袌鼋M織方式＝>組織電廠賣備用市場交易決策方法＝>系統(tǒng)購買國外備用市場概述9.電力市場備用服務(wù)研究1.1備用市場的重要性備用的必要性：發(fā)電機(jī)/線路故障，負(fù)荷波動等情況需要調(diào)度備用；傳統(tǒng)電力工業(yè)中的備用：發(fā)電、輸電和配電都屬于同一個電力公司，目標(biāo)是在滿足安全運行的條件下使總成本最小。系統(tǒng)關(guān)注的焦點是電能;所有發(fā)電機(jī)服從系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，其提供電能還是輔助服務(wù)完全由系統(tǒng)調(diào)度員根據(jù)需要確定;所有成本統(tǒng)一核算，由用戶分?jǐn)?。不存在單獨核算備用成本和單獨計費的問題，沒有、也不需要對備用服務(wù)給以專門的處理。9.電力市場備用服務(wù)研究在電力市場環(huán)境下，廠網(wǎng)分開，各發(fā)電廠為獨立經(jīng)濟(jì)實體，每個發(fā)電公司追求自身盈利最大化。發(fā)電機(jī)提供電能還是備用服務(wù)就與電能和備用服務(wù)的價格密切相關(guān)。備用服務(wù)本質(zhì)上應(yīng)該看作一種商品，其使用應(yīng)給予一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，這時就要考慮其成本，效益，定價及從整個系統(tǒng)角度的優(yōu)化問題?？傊?備用服務(wù)不是新生事物，只是在電力市場環(huán)境下引起了新的問題。復(fù)雜性：備用輔助服務(wù)市場之間、備用輔助服務(wù)與電能市場之間需要協(xié)調(diào)組織；備用成本難以準(zhǔn)確評估；調(diào)度時間和調(diào)度概率是隨機(jī)的等原因，決定了備用研究是電力市場中一個具有較大挑戰(zhàn)性的難點問題。9.電力市場備用服務(wù)研究1.2備用市場的分類備用分類9.電力市場備用服務(wù)研究備用成本容量成本電量成本機(jī)會成本備用效益 可以用購買備用前后系統(tǒng)的EENS（電量不足期望值)變化來衡量。1.3備用成本效益9.電力市場備用服務(wù)研究①統(tǒng)一型是指輔助服務(wù)必須由調(diào)度員統(tǒng)一安排協(xié)調(diào)，在結(jié)算時根據(jù)各參與者對輔助服務(wù)命令執(zhí)行的情況進(jìn)行付費及獎懲，英格蘭和威爾士的強(qiáng)制性輔助服務(wù)和新英格蘭的替代備用。②投標(biāo)型指各供方分別對每一種輔助服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)，購買時以總服務(wù)費用最小為目標(biāo)，根據(jù)投標(biāo)情況，排定優(yōu)先順序，安排備用服務(wù)計劃。大多數(shù)國家如新西蘭、澳大利亞等的電力市場都采取競爭投標(biāo)的辦法。③雙邊合同型是指某一用戶直接與供應(yīng)者簽訂雙邊合同，而無需通過中間方得到他所需的備用服務(wù)。目前世界上還未出現(xiàn)完全非調(diào)控狀態(tài)下的雙邊合同市場。 1.4備用市場組織形式9.電力市場備用服務(wù)研究1.5備用市場交易決策方法

A順序交易決策法根據(jù)電量市場和各類備用市場重要程度的不同，按一定的先后次序?qū)Ω黝愂袌鲰樞蜻M(jìn)行單獨交易決策，每個市場的交易決策都以該市場的購買費用最低為目標(biāo)。通常各類市場的優(yōu)先次序從高到低分別為：電能市場，AGC市場，旋轉(zhuǎn)備用市場，非旋轉(zhuǎn)備用市場，替代備用市場。9.電力市場備用服務(wù)研究聯(lián)合交易決策法是將各類備用市場與電量市場的決策過程統(tǒng)一進(jìn)行，以各市場的綜合購買費用最低為目標(biāo)。聯(lián)合交易決策方式不僅實現(xiàn)了交易中心購買費用的最小化，而且在優(yōu)化過程中加入了備用需求容量約束條件。在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，該約束條件的拉格朗日乘子分別對應(yīng)電量及各類備用的影子價格。 B聯(lián)合交易決策法9.電力市場備用服務(wù)研究混合交易決策法是在處理各類備用市場與電量市場的交易決策時，將順序交易決策法與聯(lián)合交易決策法混合在一起的交易決策思路。該方法的思路：最先決策電量市場的交易結(jié)果；增加某備用市場，聯(lián)合調(diào)度；然后凍結(jié)交易結(jié)果，然后再增加另外一種備用市場，聯(lián)合調(diào)度。C混合交易決策法9.電力市場備用服務(wù)研究備用市場交易決策方法評價順序交易決策法中市場順序很難確定，導(dǎo)致市場之間的公平性不容易保障。但該方法較清晰透明，算法也較簡單實用，較適合電力市場改革初期。聯(lián)合交易決策法實現(xiàn)了購買費用的最小化，交易結(jié)果具有經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。但交易算法較復(fù)雜，決策結(jié)果中各類商品的價格和成交量都不便于分析，也不容易監(jiān)管。混合交易決策法是順序交易決策法與聯(lián)合交易決策法的折中選擇，交易價格可以保證一定的透明度，不失為一種較好的選擇,較適合成熟的電力市場。9.電力市場備用服務(wù)研究1.6國外備用市場概述1加州市場加州電力市場中，備用包括旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用、替代備用。在日前市場和小時前市場按小時購買的，備用投標(biāo)在電能投標(biāo)之后進(jìn)行。市場按照：AGC–旋轉(zhuǎn)備用–非旋轉(zhuǎn)備用–替代備用的順序進(jìn)行投標(biāo)選擇，以優(yōu)先滿足技術(shù)要求較高的備用。報價低的投標(biāo)優(yōu)先被選擇，最后接受的投標(biāo)的價格形成該類型服務(wù)的市場結(jié)算價格。加州備用市場運作初期市場清結(jié)算價格不受制于價格上限，但后來由于市場力的存在使備用價格飛升；ISO不得不制定了備用價格上限，并采用了統(tǒng)一考慮所有備用服務(wù)的理性買家算法進(jìn)行優(yōu)化選擇。9.電力市場備用服務(wù)研究備用分為快速備用(fastreserve)和常設(shè)備用(standingreserve)兩種。系統(tǒng)的備用容量可以采用兩種方法獲得：簽訂長期合同和未列入電能調(diào)度計劃的發(fā)電機(jī)(富裕)容量競標(biāo)。ASB在1月份對各報價做評估，并在2月份或3月份與選中的機(jī)組簽訂下一年度（本年4月1日至來年3月31日）的備用容量服務(wù)合同（合同量不少于3MW）。發(fā)電機(jī)組長期合同的備用容量報價一般比實時運行中根據(jù)需求臨時調(diào)用的備用容量報價便宜；其采用的長期合同方法對獲得穩(wěn)定有效的服務(wù)具有重要的作用。2英格蘭和威爾士市場9.電力市場備用服務(wù)研究3新英格蘭擁有最復(fù)雜的備用市場新英格蘭電力市場定義的輔助服務(wù)包括：旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用、30分鐘運行備用、替代備用，通過競爭在投標(biāo)市場獲得。同時進(jìn)行電能和輔助服務(wù)的投標(biāo)選擇、安排發(fā)電計劃和輔助服務(wù)計劃。計劃的目標(biāo)就是優(yōu)化電能、備用和AGC的投標(biāo)安排。選擇投標(biāo)時，市場對所有的報價進(jìn)行復(fù)雜的報價評估，報價評估對期望的成本排序，成本中包括機(jī)會成本，對自動發(fā)電控制，還包括在調(diào)度期間偏離報價曲線的罰款。這種同時優(yōu)化選擇電能和輔助服務(wù)的方法需要有良好的算法做支持。9.電力市場備用服務(wù)研究組織備用市場應(yīng)解決的問題按機(jī)組報價還是按電廠報價？組織形式采用統(tǒng)一型還是投標(biāo)型？交易方式采用順序交易還是聯(lián)合交易？付費方式采用按報價付費還是統(tǒng)一出清價？9.電力市場備用服務(wù)研究2彈性備用模型傳統(tǒng)備用容量確定思路彈性備用思想彈性備用模型求解過程

9.電力市場備用服務(wù)研究2.1傳統(tǒng)備用容量確定思路國外：要求10分鐘備用容量（包括旋轉(zhuǎn)和非旋轉(zhuǎn)備用）等于系統(tǒng)最嚴(yán)重事故停運容量(N-1)，一般這個數(shù)據(jù)也就是最大在線機(jī)組的容量。然后按照固定比例的方法將該容量分配到各類備用。國內(nèi)：根據(jù)章程，負(fù)荷備用容量不低于最大發(fā)電負(fù)荷的3－5％；事故備用容量為最大發(fā)電負(fù)荷的10％左右，且不小于系統(tǒng)中一臺最大機(jī)組的容量。9.電力市場備用服務(wù)研究2.2彈性備用思路電能市場主要是在滿足系統(tǒng)約束和機(jī)組約束條件下，滿足給定負(fù)荷容量的需求，其電能需求容量是提前給定的。而備用容量約束是一個軟約束，需要體現(xiàn)購買備用的主要目的。購買備用的主要目的是提高系統(tǒng)的可靠性，滿足負(fù)荷的隨機(jī)需求，盡量減少事故損失。因此，在備用市場中，就不僅僅只考慮購買備用的費用，還需要考慮到因為使用備用提高可靠性從而創(chuàng)造的效益。應(yīng)采用成本效益分析來確定最優(yōu)容量然后再出清的方式。這種方式下備用容量沒有提前給定,而是根據(jù)系統(tǒng)可靠性狀況和市場中備用報價信息動態(tài)確定，故稱為彈性備用。9.電力市場備用服務(wù)研究2.2彈性備用模型備用的社會效益為：

其中：BR表示系統(tǒng)購買備用創(chuàng)造的效益

Cost表示系統(tǒng)購買備用創(chuàng)造的費用

按報價付費統(tǒng)一出清價

9.電力市場備用服務(wù)研究(*)9.電力市場備用服務(wù)研究在備用容量為0的情況下開始增加備用容量時，如果增加備用的花費小于停電損失費用，這時增加備用容量是有益的。當(dāng)備用容量增加的微增花費與社會效益下降的微增費用相等時，此時社會效益達(dá)到最大，如果繼續(xù)增加或者減少容量，備用的社會效益都會減少。所以

的絕對值越小，系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性結(jié)合越好，而滿足(*)式的系統(tǒng)為可靠性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合最合理的系統(tǒng)。備用市場出清思路9.電力市場備用服務(wù)研究2.310分鐘備用出清數(shù)學(xué)模型s.t.9.電力市場備用服務(wù)研究2.4備用市場

出清流程圖機(jī)組約束條件成立？選擇10分鐘備用機(jī)組計算備用社會效益選擇本輪社會效益最大備用機(jī)組容量計算完畢？YN出清10分鐘備用N在已選擇的備用基礎(chǔ)上進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬，計算得出△EENSY開始社會效益下降？NY獲得最佳備用容量9.電力市場備用服務(wù)研究3西北區(qū)域電力市場實例研究4個典型日的負(fù)荷曲線9.電力市場備用服務(wù)研究單時段效益分析