9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究課件

電力市場(chǎng)備用服務(wù)9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究?jī)?nèi)容提要備用市場(chǎng)總體研究備用市場(chǎng)彈性備用模型西北區(qū)域電力市場(chǎng)實(shí)例研究9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究1備用市場(chǎng)總體研究備用市場(chǎng)的重要性備用的分類備用的成本效益?zhèn)溆檬袌?chǎng)組織方式＝>組織電廠賣備用市場(chǎng)交易決策方法＝>系統(tǒng)購(gòu)買國(guó)外備用市場(chǎng)概述9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究1.1備用市場(chǎng)的重要性備用的必要性：發(fā)電機(jī)/線路故障，負(fù)荷波動(dòng)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(gè)電力公司，目標(biāo)是在滿足安全運(yùn)行的條件下使總成本最小。系統(tǒng)關(guān)注的焦點(diǎn)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)偂２淮嬖趩为?dú)核算備用成本和單獨(dú)計(jì)費(fèi)的問(wèn)題，沒(méi)有、也不需要對(duì)備用服務(wù)給以專門的處理。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究在電力市場(chǎng)環(huán)境下，廠網(wǎng)分開(kāi)，各發(fā)電廠為獨(dú)立經(jīng)濟(jì)實(shí)體，每個(gè)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(jià)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(shí)就要考慮其成本，效益，定價(jià)及從整個(gè)系統(tǒng)角度的優(yōu)化問(wèn)題?？傊?備用服務(wù)不是新生事物，只是在電力市場(chǎng)環(huán)境下引起了新的問(wèn)題。復(fù)雜性：備用輔助服務(wù)市場(chǎng)之間、備用輔助服務(wù)與電能市場(chǎng)之間需要協(xié)調(diào)組織；備用成本難以準(zhǔn)確評(píng)估；調(diào)度時(shí)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(chǎng)中一個(gè)具有較大挑戰(zhàn)性的難點(diǎn)問(wèn)題。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究1.2備用市場(chǎng)的分類備用分類9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究備用成本容量成本電量成本機(jī)會(huì)成本備用效益 可以用購(gòu)買備用前后系統(tǒng)的EENS（電量不足期望值)變化來(lái)衡量。1.3備用成本效益9.電力市場(chǎng)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(shí)根據(jù)各參與者對(duì)輔助服務(wù)命令執(zhí)行的情況進(jìn)行付費(fèi)及獎(jiǎng)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(duì)每一種輔助服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)，購(gòu)買時(shí)以總服務(wù)費(fèi)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(jì)劃。大多數(shù)國(guó)家如新西蘭、澳大利亞等的電力市場(chǎng)都采取競(jìng)爭(zhēng)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(wú)需通過(guò)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(chǎng)。 1.4備用市場(chǎng)組織形式9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究1.5備用市場(chǎng)交易決策方法

A順序交易決策法根據(jù)電量市場(chǎng)和各類備用市場(chǎng)重要程度的不同，按一定的先后次序?qū)Ω黝愂袌?chǎng)順序進(jìn)行單獨(dú)交易決策，每個(gè)市場(chǎng)的交易決策都以該市場(chǎng)的購(gòu)買費(fèi)用最低為目標(biāo)。通常各類市場(chǎng)的優(yōu)先次序從高到低分別為：電能市場(chǎng)，AGC市場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)，非旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)，替代備用市場(chǎng)。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究聯(lián)合交易決策法是將各類備用市場(chǎng)與電量市場(chǎng)的決策過(guò)程統(tǒng)一進(jìn)行，以各市場(chǎng)的綜合購(gòu)買費(fèi)用最低為目標(biāo)。聯(lián)合交易決策方式不僅實(shí)現(xiàn)了交易中心購(gòu)買費(fèi)用的最小化，而且在優(yōu)化過(guò)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(duì)應(yīng)電量及各類備用的影子價(jià)格。 B聯(lián)合交易決策法9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究混合交易決策法是在處理各類備用市場(chǎng)與電量市場(chǎng)的交易決策時(shí)，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(chǎng)的交易結(jié)果；增加某備用市場(chǎng)，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(chǎng)，聯(lián)合調(diào)度。C混合交易決策法9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究備用市場(chǎng)交易決策方法評(píng)價(jià)順序交易決策法中市場(chǎng)順序很難確定，導(dǎo)致市場(chǎng)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(jiǎn)單實(shí)用，較適合電力市場(chǎng)改革初期。聯(lián)合交易決策法實(shí)現(xiàn)了購(gòu)買費(fèi)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(jià)格和成交量都不便于分析，也不容易監(jiān)管?；旌辖灰讻Q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(jià)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(chǎng)。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究1.6國(guó)外備用市場(chǎng)概述1加州市場(chǎng)加州電力市場(chǎng)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(chǎng)和小時(shí)前市場(chǎng)按小時(shí)購(gòu)買的，備用投標(biāo)在電能投標(biāo)之后進(jìn)行。市場(chǎng)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(bào)價(jià)低的投標(biāo)優(yōu)先被選擇，最后接受的投標(biāo)的價(jià)格形成該類型服務(wù)的市場(chǎng)結(jié)算價(jià)格。加州備用市場(chǎng)運(yùn)作初期市場(chǎng)清結(jié)算價(jià)格不受制于價(jià)格上限，但后來(lái)由于市場(chǎng)力的存在使備用價(jià)格飛升；ISO不得不制定了備用價(jià)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(chǎng)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(zhǎng)期合同和未列入電能調(diào)度計(jì)劃的發(fā)電機(jī)(富裕)容量競(jìng)標(biāo)。ASB在1月份對(duì)各報(bào)價(jià)做評(píng)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(lái)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(zhǎng)期合同的備用容量報(bào)價(jià)一般比實(shí)時(shí)運(yùn)行中根據(jù)需求臨時(shí)調(diào)用的備用容量報(bào)價(jià)便宜；其采用的長(zhǎng)期合同方法對(duì)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(chǎng)9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究3新英格蘭擁有最復(fù)雜的備用市場(chǎng)新英格蘭電力市場(chǎng)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(yùn)行備用、替代備用，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)在投標(biāo)市場(chǎng)獲得。同時(shí)進(jìn)行電能和輔助服務(wù)的投標(biāo)選擇、安排發(fā)電計(jì)劃和輔助服務(wù)計(jì)劃。計(jì)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(shí)，市場(chǎng)對(duì)所有的報(bào)價(jià)進(jìn)行復(fù)雜的報(bào)價(jià)評(píng)估，報(bào)價(jià)評(píng)估對(duì)期望的成本排序，成本中包括機(jī)會(huì)成本，對(duì)自動(dòng)發(fā)電控制，還包括在調(diào)度期間偏離報(bào)價(jià)曲線的罰款。這種同時(shí)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(chǎng)備用服務(wù)研究組織備用市場(chǎng)應(yīng)解決的問(wèn)題按機(jī)組報(bào)價(jià)還是按電廠報(bào)價(jià)？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(fèi)方式采用按報(bào)價(jià)付費(fèi)還是統(tǒng)一出清價(jià)？9.電力市場(chǎng)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(guò)程

9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究2.1傳統(tǒng)備用容量確定思路國(guó)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(yùn)容量(N-1)，一般這個(gè)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(guó)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(tái)最大機(jī)組的容量。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究2.2彈性備用思路電能市場(chǎng)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(gè)軟約束，需要體現(xiàn)購(gòu)買備用的主要目的。購(gòu)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(chǎng)中，就不僅僅只考慮購(gòu)買備用的費(fèi)用，還需要考慮到因?yàn)槭褂脗溆锰岣呖煽啃詮亩鴦?chuàng)造的效益。應(yīng)采用成本效益分析來(lái)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(méi)有提前給定,而是根據(jù)系統(tǒng)可靠性狀況和市場(chǎng)中備用報(bào)價(jià)信息動(dòng)態(tài)確定，故稱為彈性備用。9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究2.2彈性備用模型備用的社會(huì)效益為：

其中：BR表示系統(tǒng)購(gòu)買備用創(chuàng)造的效益

Cost表示系統(tǒng)購(gòu)買備用創(chuàng)造的費(fèi)用

按報(bào)價(jià)付費(fèi)統(tǒng)一出清價(jià)

9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究(*)9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究在備用容量為0的情況下開(kāi)始增加備用容量時(shí)，如果增加備用的花費(fèi)小于停電損失費(fèi)用，這時(shí)增加備用容量是有益的。當(dāng)備用容量增加的微增花費(fèi)與社會(huì)效益下降的微增費(fèi)用相等時(shí)，此時(shí)社會(huì)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(huì)效益都會(huì)減少。所以

的絕對(duì)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(chǎng)出清思路9.電力市場(chǎng)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(chǎng)備用服務(wù)研究2.4備用市場(chǎng)

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(jì)算備用社會(huì)效益選擇本輪社會(huì)效益最大備用機(jī)組容量計(jì)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(jì)算得出△EENSY開(kāi)始社會(huì)效益下降？NY獲得最佳備用容量9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究3西北區(qū)域電力市場(chǎng)實(shí)例研究4個(gè)典型日的負(fù)荷曲線9.電力市場(chǎng)備用服務(wù)研究單時(shí)段效益分析