电力市场技术支持系统

电力市场概论第六章第六章电力市场技术支持系统第一节电力市场运营技术支持系统(EMOS)概述一、电力市场运营技术支持系统在电力市场中的地位和作用电力市场的运营涉及到电力市场、市场规则、市场监管以及电网安全运行等诸多问题，但归根到底是要组织电力市场成员，按照一定的市场运营规则竞价上网发电、购电，并对发电企业实际发电情况和供电企业及部分大用户实际购电情况进行计量、考核和结算，保障各方的经济利益。要在电网安全、稳定运行的前提下，公平、公正和准确无误地完成这些工作，就必须要有计算机网络、电能计量系统和电网调度系统的技术支持。通常将这些技术支持系统称为电力市场运营技术支持系统(ElectricityMarketOperationSystem，以下简称为EMOS)，构成它的主要功能系统包括：1.电能计量系统(TMR)，用于自动、实时采集和统计各发电企业、供电企业和部分大用户在各时段，在网上实际交易的电量及相关数据。2.实时数据采集、安全监控和系统稳定分析，即除原有能量管理系统(EMS)的经济调度之外的功能，用于保证电网的安全、稳定运行。3.市场信息管理系统，包括内部信息系统和外部信息系统。内部信息系统提供对EMOS中其他子系统的信息支持，外部信息系统实现远程市场成员与市场交易管理机构之间上传报价数据、技术参数和发布竞价信息、下达发电计划等，还可以进行电能买卖合同的签订、结算信息的质疑，提供授权信息查询，完成市场成员管理，市场各成员也可以交流其他相关信息。4.电力市场交易管理系统，用于预测有关竞价的市场信息、制定竞价上网发电计划和辅助服务计划。电能交易管理系统是EMOS的核心。5.合同管理系统，用于对电力市场中的各种合同(期货交易合同、现货交易合同、实时交易合同和辅助服务合同等)进行管理，并作为交易结算的依据。6.考核与结算系统，用于对已发生的电能交易，按合同进行实时或定期的考核、结算，并定期进行交易结算资金的银行划拨。7.数据库管理系统，为各子系统的分析计算提供可靠、统一、完整的数据支持，提供规范的数据接口和稳定的数据操作界面，实现整个技术支持系统的信息共享。8.系统运行支撑平台，提供各子系统的集中调度、模块管理、人机交互以及图表和报告处理等功能，是EMOS的最终集成体现。二、电力市场运营技术支持系统的发展EMOS作为电力市场运营的必备工具，是随着电力市场的发展而不断完善的。目前，EMOS的交易管理系统尚不完善，主要原因是电力市场的相关理论和计算技术还不成熟。国内外EMOS共存的问题主要有：1.编制竞价上网发电计划软件的算法主要有：排队法、遗传算法和线性规划法等。这些方法可以保证在交易操作时限内，得到有效的竞价上网发电计划解，但不能保证是市场经济效益最好(购电费最少)的解；并且采用不同的发电计划算法，得到的解也不同，需要在实践中对比和分析由此导致的市场中各方利益分配的合理性问题。2.由于交易操作时间的限制，对实时发电计划的安全校核主要采用直流潮流法。这种方法可保证快速、可靠收敛，但计算误差大，有时不能保证系统的安全运行。3.输电服务费、各种辅助服务费计算大多采用粗略、简便的实用算法，缺乏严密的理论根据。4.系统运行的安全、稳定裕度预留量，还有待探讨和确定等。目前，世界各国的EMOS在功能上大同小异；区别主要集中在核心软件系统----交易管理系统上，这是由于不同国家、地区电力市场的运营规则不同所致。国内六个试点单位的技电力市场概论第六章术支持系统也有差异，主要是由于交易模式不同，导致竞价细则有差异。此外，虽然我国EMOS设计的功能与国外系统有相似之处，但由于我国电网现有自动化水平与世界发达国家或地区相比，还有一定的差距，如自动发电控制的应用不到位、实时数据采集系统不完备、EMS不完善以及电能量计量设备的不齐备等。所以在EMOS的建设中，应充分考虑各电网的现状，并兼顾电力市场的发展，进行EMOS．EMS和MIS的综合设计与实现，建设电力调度与电能交易综合技术支持系统。第二节电力市场规模和运营模式理论上，电力市场规模越大，越能实现资源的有效利用。但在电力市场发展初期，电力市场规模过大，也会在运营实施和技术支持上遇到困难。例如：①各地区电力系统间的差异以及社会、经济状况的差异，使电力市场发展初期不便于采用相同的市场规则；②电网自动化水平不同，难于同步进入电力市场；③发电机组数目太大，机组特性差别也较大，而且我国火电机组的启停特性较差，需要充分考虑机组组合问题，才能在有限的时间内做到既保证电网运行的安全性又能保证经济性，并充分体现公平竞争原则下竞价上网发电计划的安排等。为解决这些矛盾，应该以资源合理优化为原则，综合分析电力供需平衡、地区经济发展平衡、用户承受电价水平和电网运行调度的可协调性，划分区域电力市场。对于在短期内无法解决上述问题的区域，可以借鉴，大规模联合电力系统分解协调调度的思想，在区域电力市场内部保留部分竞价机组数目较多。省内电源分布比较合理的省级电力市场，在不适于建立省级电力市场的省份，可设立交易所；建立多级协调交易、统一调度的大区域或跨区域联合电力市场。并以协调交易、统一调度为原则，制定各级电力市场运营交易规则和发电计划算法，为最终形成全国或跨国电力市场奠定良好的基础。一、大区域或跨区域联合电力市场运营模式的建立通常把涵盖各大区域的国家电力市场定义为一级电力市场，而把涵盖的几个省级的各区域电力市场定义为二级电力市场。为了实现跨区域电力市场联合运营，应建立一级电力市场交易中心，负责协调该大区域或跨区域所涵盖的二级电力市场间的电力交易。每个二级电力市场也应建立相应的电力交易子中心，而且，在不同的二级电力市场中，市场交易规则允许有所不同。二、一级电力市场交易分解与二级电力市场间交易的协调1.每个二级电力市场交易中心根据本地区市场规则和发电公司的报价，首先编制本地区的竞价上网发电预计划和相应的预边际上网电价，并将该地区市场总负荷、剩余发电能力或不足发电能力和预边际上网电价等数据上传至一级电力市场交易中心。2.一级电力市场电力交易中心根据各二级电力市场上传的信息，进行匹配，制定二级电力市场间电力交易预决策方案，即给出各二级电力市场协调交易因子，建议该地区电力市场从其他地区电力市场购、售电量和预测电价，供二级电力市场交易中心参考。该优化方案的目标是使得在一级电力市场范围内电力资源的最优利用．每个二级电力市场的购网电费最少。3.每个二级电力市场交易子中心根据一级电力市场电力交易中心提供的信息，预算购买外区域市场的电力，并重新编制本地区的竞价上网发电预计划和相应的预边际上网电价，再将相关数据上传至一级电力市场电力交易中心。4.重复2至3步骤2～3次，使得在一级电力市场范围内，各二级电力市场的预边际上网电价基本一致，从而保证了电力资源的有效利用。考虑到各地区经济发展状况不同，电力用户承受电价的能力也不同，为了保护本地区用户的利益，各二级电力市场的上网电价可以不统一，分别定位在满足本地区负荷的最小上网电价上；同时，各发电公司在一级电力市场和二级电力市场交易的电价也会有差异。三、二级电力市场的交易模式为了电力市场的稳定发展，解决我国电力工业的一些特殊问题(发电厂所属权不同，还贷压力不同等)，在电力市场交易中实行“远期+现货+日前”的电力交易模式。在市场建立初期，电力市场概论第六章可采用“远期交易+现货交易+日前交易”的模式，逐步过渡到“远期交易+现货交易+实时交易”的交易模式。第三节EMOS的分类及其基本构成电力市场中的不同机构和成员所需要的市场运营技术支持系统应具有不同的功能，本章内容仅限于用于电力市场交易调度中心的EMOS。图7-1所示为EMOS的基本构成及其与现有调度自动化系统的关系图。图中考虑到电网安全实时监控系统的功能可由EMS提供，TMR系统也可以先期建设。电力市场EMOS高层应用软件系统的基本构成包括电力市场交易管理系统、合同管理系统、考核与结算系统、市场信息管理系统等。图7-1EMOS的基本构成及其与现有调度自动化系统的关系图一、电力市场交易管理系统电力市场交易管理系统包括下例子系统：(一)市场成员管理和申报数据管理子系统该系统功能包括对发电企业市场准入、退出条件的审核，识别和管理市场成员的户名和密码等；对发电企业按照市场规则的规定向电网经营企业进行申报的(经济、技术)数据，进行接收、校核、保存和查询等；对涉及发电市场运行、市场规则执行、市场规则修改、动议和争议协调解决等相关事宜的文档进行管理。(二)中期、短期、超短期电力负荷及电价预测子系统该系统功能包括年负荷预测、月负荷预测、典型日负荷预测、周负荷预测、日负荷预测、母线负荷预测(无功和有功)、超短期负荷预测、电价预测、数据录入、数据校验、数据修正、数据查询、数据分析、报表打印、用户管理、在线帮助等。(三)年、月、日检修计划的申请、优化和批复子系统该系统通过市场信息系统接收发电企业的年、月和日发电检修计划的申请和电网公司的输变电设备检修计划。根据各发电企业的年、月和日检修计划申请、系统的负荷需求及系统EMS（含电网安全实时监控系统）TMR调动自动化管理信息系统（DMIS）电力市场交易管理系统合同管理系统核算与结算系统市场信息管理系统EMOS高层应用软件系统三级数据网/公共电话交换网发电/供电公司报价系统发电/供电公司报价系统电力市场概论第六章运行情况等因素，按照等风险度的原则，编制优化的电网统调机组年、月和日检修计划，并下达(批复计划)。平衡、调整电网统调机组的检修计划时，应确保足额供电和发电市场的正常运作，要保证在任何阶段，年度检修计划的最大检修容量不得大于电网计划允许的最大检修容量。(四)一级电力市场交易计划子系统1.一级电力市场中长期期货交易计划子系统在一级电力市场期货交易中，二级电力市场交易中心要根据本区域电力电量平衡情况，提出区域间交易申请。一级电力市场中级期交易计划子系统的功能就是依据一级电力市场的负荷需求，提供丰富的参考信息，辅助市场运营人员做出合理的交易决策。2.区域间现货和实时交易计划子系统在一级市场现货和实时交易中，二级市场交易中心根据本区域市场的电力电量平衡情况，提出区域间现货和实时交易申请。区域间现货和实时交易计划子系统的功能就是依据本区域电力市场的负荷需求，给市场运营人员提供足够的参考信息，以辅助他们做出合理的交易决策。(五)区域内(二级)电力市场交易计划子系统1.区域内中长期期货交易计划子系统区域内期货交易指的是在年初或月初依据一定的原则签订期货电量合同，在每天的实际运行中按量完成，并按期货电价进行结算的过程。具体细分，它包括一系列的发电计划的制定，如年度分月发电计划、月度分日发电计划、月滚动计划。日滚动计划等的制定。此外，还应包括年竞价计划和月竞价计划的制定。发电计划的内容构成及其制定过程见图7-2。图7-2发电计划的内容构成及其制定过程2.区域内现货交易计划子系统现货交易计划制定就是要确定次日电网中每台发电单元(包括等值发电单元)的功率输出曲线(每15分钟或30分钟一个交易时段)，在满足负荷需求、机组技术限制、网络安全的同时，使购电费用最小。现货交易包括机组报价、日发电计划制定、计划确认(视同签订合同)、计划执行、考核与结算等五个步骤。3.区域内实时交易计划子系统由于日负荷预测误差的存在和检修计划的临时变更，日发电计划可能会和实时的运行情况产生偏差，调度员应根据超短期负荷预测，考虑各机组的报价和技术限制，实时调整机组的功率输出来消除该偏差，同时使购电费用最小。4.实时调度的辅助决策子系统实时调度的辅助决策系统功能主要有两个：一个是为调度员提供必要的监视信息；一个是针对各种非正常和计划状态，为调度员提供调整方案的决策支持服务。该决策支持系统一方面充分发挥决策者自身的经验、智慧和判断能力；另一方面充分利用系统所具备的数据处理、模型处理以及分析能力。实时调度的辅助决策系统的实现将在一定程度上方便调度员对系统运行情况的监视，减少调度员监视系统、处理实时信息过程的复杂性。具体提供的信息有：当前系统的备用情况；当前状态下系统运行安全状况；功率不平衡的数