华中电网区域电力市场电能交易撮合系统的设计与实现

第32卷第20期电网技术Vol.32No.202008年10月PowerSystemTechnologyOct.2008文章编号：1000-3673（2008）20-0090-05中图分类号：TM734；F407.2文献标志码：A学科代码：470·4051华中电网区域电力市场电能交易撮合系统的设计与实现杨建华，肖达强，唐学军，张维（华中电网有限公司，湖北省武汉市430077）DesignandImplementationofElectricEnergyMatchmakingTransactionSysteminCentralChinaRegionalElectricityMarketYANGJian-hua，XIAODa-qiang，TANGXue-jun，ZHANGWei（CentralChinaGridCompanyLimited，Wuhan430077，HubeiProvince，China）ABSTRACT:Inthispaperthefunctionsanddesignschemeofthetrans-regionalelectricenergymatchmakingtransactionsystemthathasbeenputintooperationinCentralChinaPowerGridarepresented.Thematchmakingprincipleadoptedinthissystemanditsimplementationareexpounded.Inthissystemanadvancedthree-layerstructure,J2EEsystemandpurebrowser/servermodeaswellasOracledatabasemanagementsystemareused.CombiningwithactualconditionofCentralChinaregionalpowernetworkandconsideringthelinkingwithexistingtransactionmodes,thegeneralmatchmakingalgorithmisextendedinrespectofdeterminationofquotationpointofmarketmainbody,conversionofquotationsandthecalculationofconcludedelectricityprices.Thistransactionplatformisfavorabletobringthesuperiorityofregionalpowernetworkintoplay,andtoimprovethepublicityandmanagementefficiencyoftrans-provinceandtrans-regionalelectricenergytransaction.KEYWORDS:regionalelectricitymarket；electricityenergy；matchmakingtransaction摘要：介绍了已在华中电网投入运行的跨地区电能竞价撮合系统的功能及设计方案，阐述了系统所采用的撮合原理及其实现流程。该系统采用先进的3层构架、J2EE体系和纯浏览器/服务器模式以及Oracle数据库管理系统，结合华中区域电网实际情况，考虑了与现有交易模式的衔接，在市场主体报价点的确定、报价的折算和成交电力电价的计算等方面对一般撮合算法进行了拓展。该交易平台有利于发挥区域电网优势和提高跨省跨区电能交易的透明度和管理效率。关键词：区域电力市场；电能；撮合交易0引言华中电网处于全国电网的中心地带，所跨地域资源分布很不均匀，三峡电力和西部水电都要经华中电网输送到全国其他地区。近两年华中电网跨省跨区交易电量大幅增长，区域电网优化资源配置的功能得到了充分发挥。华中电网跨省跨区交易原来采用传统的电话协商方式，交易工作量大，效率较低，特别是出现多卖方和多买方时存在竞争协商困难的问题，一定程度上制约了交易规模的扩大。按照国家电网公司建设三级电力市场体系的总体要求，跨省、跨区交易是华中电网的重要职责。为充分发挥区域电网优势，规范华中电网跨省、跨区电能交易，提高交易效率，华中电网电力交易中心组织开发了华中电网电能交易撮合系统软件，作为华中电网跨地区的电能交易撮合平台[1]。本文主要介绍该电能交易撮合系统的总体结构和功能，结合撮合原理阐述电能交易流程以及系统应用效果。1系统结构1.1总体思路竞价交易平台软件的设计原则[2-4]有如下几点：1）立足国家电网电力市场建立的需要和华中电网区域电力市场建立的需要，结合交易中心和技术中心有关专家近几年的研究成果，充分体现交易的灵活性、规范性，对业务模型进行全面提升。2）依据华中电网的现行规定，并结合电力计划编制的需要，确保系统的稳定过渡。3）结合华中电网信息化建设和平台建设的实际[5]，并紧密结合目前已经规划的总体设计方案、第32卷第20期电网技术91数据规划方案和已经开发的系统(包括华中公司的计划编制系统、华中公司网站和门户系统等)。4）采用最先进的信息技术建设和开发平台软件，确保系统的稳定性、开放性和统一性。1.2网络体系结构系统采用先进的3层架构和纯浏览器/服务器模式，开发平台先进，符合国网公司“SG186”工程对应用系统的统一规范，具体包括：1）根据华中电网的实际情况，用户交互采用J2EE平台[6]，和网局目前的门户系统保持一致，并和门户系统实现单点登录。2）本系统不仅采用Oracle作为数据存储系统，而且充分利用Oracle数据库的优势，使用过程化语言PL/SQL编写存储过程，以实现后台的集中撮合。这样可以充分利用存储过程而不需要和外界交互信息，撮合效率高，速度快。3）系统的设计工具采用Sybase公司的PowerDesigner10.0。PowerDesigner[7]提供了物理数据模型和概念数据模型的建模工具，新增加了对象建模功能，并提供一组实用的报表生成工具。4）采用Eclipse来进行系统开发。插件机制使得Eclipse具有开放式可扩充的结构。Eclipse提供给用户开放的平台、平等参与的机会以及需要遵守的总体规则，体现了一种主观能动的态度。5）系统安全管理采用了角色和用户管理方法，可以针对不同的用户组提供不同的使用权限，权限管理功能较强，数据安全性好。各省(市)电力公司采用数字证书通过互联网访问系统，兼顾了系统的实用性和安全性，系统、网站和门户之间的具体关系如图1所示。认证中心(certificateauthority，CA)系统由最终用户、注册中心(registrationauthority，RA)管理员、CA管理员、注册中心、认证中心等构成，如图2所示。图中：CRL为证书吊鐀列表服务；LDAP为轻量级目录访问协议；KMC为知识管理。华中电网内部用户各省市等外部用户登录登录华中电网内部网站与Internet相连的外部网站防火墙数据证书认证华中电网跨省跨区竞价交易系统信息发布图1电能交易撮合系统、网站和门户之间的关系Fig.1Therelationshipamongtheelectricitytradingandmatchmakingsystem,WebsiteandportalRA数据库CA数据库RA管理服务中心RA数据库CA数据库RA用户服务中心CRL等其他服务LDAP目录服务CA管理服务中心KMC服务密码模块(软/硬件)注册中心RA管理员最终用户CA管理员认证中心图2认证中心和注册中心结构Fig.2ThestructureoftheCAandRA2系统功能分析与实现2.1交易规则交易撮合完全基于时段进行，时段是交易撮合的最小单元，每天可以分为多个时段，每个时段又可以由不连续的时间段组成，这样极大地提高了交易撮合的灵活性。为保证交易撮合所用时段的统一性，减少不确定性，在进行每次交易报价前由交易中心统一制定交易时段，交易主体必须按照交易中心制定的交易时段进行报价。交易品种分为年度、月度、短期和单笔挂牌交易4种。目前省间交易由购售电双方与华中电网公司协商进行，电力、电量和电价通常以售电关口为准。将竞争机制引入跨省交易后，由于省(市)公司在报价时并不能确定自己的成交对象，因此市场主体只能在市场规则规定的报价点申报电力、电量和电价。在跨省交易中，在各交易主体都设置一个报价点。对于跨区交易[8]，撮合地点选在售电侧关口。2.2撮合原理2.2.1交易撮合方法由于市场主体[9]的报价点不同，交易撮合中需要将市场主体的报价进行折算后再计算价差。在跨区交易中，交易系统统一在售电侧计算价差并进行匹配。因此在进行购售电双方的价格匹配前，应针对确定的售电方，将购电方在购电侧申报的电力、电量和电价在考虑输电线损和输电价格后折算到售电侧，计算公式为1QQL′′=−购申报购电跨省(1)1QQL=−购申报购电跨省(2)92杨建华等：华中电网区域电力市场电能交易撮合系统的设计与实现Vol.32No.201PPLP=−购电购申报跨省跨省输（）-(3)式中：Q′购电、Q购电、P购电分别是购电方折算到售电侧的电力、电量和电价；Q′购申报、Q购申报、P购申报分别是购电方申报的电力、电量和电价；P跨省输、L跨省分别为跨省输电价和线损率。价差是购电方与售电方价格[10]在交易关口的比较，即购电方折算后的价格与售电方申报价格之差。价差大于或等于零的购电方与售电方之间形成一个有效匹配对[11]，从价差最大的匹配对开始撮合，具体过程如图3所示。在一个时段撮合结束后，进行下一个时段的撮合[12]，直到全部撮合完成为止。下面介绍一个交易匹配对撮合成交后，其成交电力、电量和电价的计算方法[13]。开始计算价差价差大于等于0的匹配对降序排序取价差中的匹配对计算成交量和成交价是否满足约束?成交量等于约束量购电量是否等于售电量?结束取下一个匹配对否否是是图3单时段撮合过程Fig.3Matchmakingprocessinasingletimeperiod设P售申报、Q售申报分别为售电方申报的电价、电量，P售成交、Q售成交、P购成交、Q购成交分别为售电方在售电侧(售电报价关口)的成交电价、电量和购电方在购电侧(购电报价关口)的成交电价、电量，则有min1QQQL⎛⎞=⎜⎟⎜⎟−⎝⎠购申报售申报售成交跨省，(4)(1)QQL=−跨省购成交售成交(5)成交电力的计算完全类似。为了计算成交电价，按照平均分配价差的原则有PPPP−=−售申报购申报售成交购成交(6)且购电成交电价和售电成交电价存在如下关系1PPPL+=−跨省输售成交购成交跨省(7)由式(6)(7)可求得售电成交电价(售电侧)为(1)()2LPPPPL−+−=−跨省售申报购申报跨省输售成交跨省(8)将式(8)代入式(7)可求得购电成交电价(购电侧)，即2PPPPL++=−售申报购申报跨省输购成交跨省(9)购电方支付的购电费为FPQPQQP==+购电跨省输购成交购成交售成交售成交售成交(10)售电方收取的售电费为FPQ=售电售成交售成交(11)电网公司收取的输电费为FQP=跨省跨省输售成交(12)2.2.2交易流程及交易状态的设置为区分交易的进度必须设置交易状态，不同状态表示不同的进度。本系统设置了立项、报价申请、撮合期、撮合结束、校核通过和交易完成等6个状态，整个交易流程及状态配置如图4所示。具体步骤为：1）立项状态表示交易已经立项，在此状态下可以进行时段、输电费、线损和容量等各种约束条件的配置；2）全部约束条件配置好后，交易进入报价申请状态，用户可以进行报价申请；3）报价结束后，将交易的状态转入撮合期，交易撮合在撮合期完成；4）撮合结束后，安全校核员对撮合结果进行安全校核，如果校核结果符合约束条件，交易转入安全校核通过状态，否则需进行必要的修正；5）交易撮合结束后发布交易结果，用户只有在交易完成状态才能查询交易结果并打印交易单。立项交易申报撮合期撮合结束安全校核交易结束配置约束用户报价交