1、事前和事后兩種阻塞管理方法

 

對(duì)電力系統(tǒng)的阻塞，解決的辦法可以分為兩類：事前(ex ante)的方法和事后(ex post)的方法。上一篇文章講到，電力市場(chǎng)出清，或者說電力系統(tǒng)調(diào)度問題可以看為一個(gè)含約束的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，事前、事后的阻塞管理方法的差別也可以從優(yōu)化的角度分析。事前的方法：就是在優(yōu)化計(jì)算各機(jī)組的出力和用戶的負(fù)荷水平時(shí)，直接包括各方面的約束，也就是說，在調(diào)度結(jié)果出來之前就考慮了約束，因此求解出來的調(diào)度結(jié)果本身就是滿足各種約束的。美國PJM、德州等市場(chǎng)現(xiàn)在大多數(shù)都是一種事前的方法。事后的方法：進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度時(shí)先不考慮網(wǎng)絡(luò)約束，得到市場(chǎng)出清結(jié)果后對(duì)各種約束進(jìn)行校驗(yàn)，如果不滿足約束，即發(fā)生了阻塞，再通過其他機(jī)制調(diào)整發(fā)電出力或用戶負(fù)荷，從而解決阻塞問題。英國是典型的事后解決阻塞的方法，澳大利亞、歐洲也都是類似的方法。

 

本文的分析仍然以上篇文章中的簡(jiǎn)單兩節(jié)點(diǎn)算例為例進(jìn)行說明。假設(shè)A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)電商的報(bào)價(jià)分為C1=200$/MWh和C2=300元/MWh，容量分別為280MW和120MW，A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷分別為170MW和100MW，線路AB的傳輸極限為60MW。為分析需要，有些情況下將G1分為兩臺(tái)機(jī)組G1a與G1b，其容量分別為260MW和20MW，報(bào)價(jià)分別為C11=120元/MWh和C12=200元/MWh。這種情況分別稱為情形1和情形景2。

 

 

圖1:情形1算例圖

 

 

圖2 情形2算例圖

 

2、事后的阻塞管理方法

 

事后的阻塞管理中，需要進(jìn)行兩次出清。一次無約束出清，一次約束出清。也就是說，首先在不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的情況下進(jìn)行一次市場(chǎng)出清，得到各市場(chǎng)成員的出清量和出清價(jià);然后考慮所有約束再進(jìn)行一次市場(chǎng)出清。第二次約束出清下，一些機(jī)組的出力發(fā)生了變化：有些增加了出力，有些減小了出力，需要對(duì)這些變化的出力部分進(jìn)行補(bǔ)償。兩次出清可以采用相同的報(bào)價(jià)，也可以采用不同的報(bào)價(jià)(即第一次無約束出清后再重新報(bào)價(jià))。兩次出清的時(shí)間，可以在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)先后出清，也可以在不同的時(shí)間段出清。

 

1)出清方法

 

這種方法中，需要進(jìn)行兩次市場(chǎng)出清，無約束出清和有約束出清。無約束出清可以得到不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的全網(wǎng)統(tǒng)一的能量?jī)r(jià)格，有約束出清則可以得到可運(yùn)行的調(diào)度方案。

 

(1)無約束出清

 

出清中不考慮網(wǎng)絡(luò)約束，因此不需要考慮電力系統(tǒng)復(fù)雜的潮流模型，通過簡(jiǎn)單的排隊(duì)可以計(jì)算出清結(jié)果，得到全網(wǎng)的統(tǒng)一出清價(jià)PMCP。比如本算例中，對(duì)發(fā)電報(bào)價(jià)按價(jià)格的高低排序，出清結(jié)果為

 

情形1： G1出力PG1=270MW，G2出力PG2=0MW，市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)為PMCP=200元/MWh。

 

情形2：PG1a=260MW，PG1b=10MW，PG2=0MW，PMCP=200元/MWh。

 

(2)約束出清

 

出清中考慮電力系統(tǒng)運(yùn)行中需要考慮的所有約束，形成一個(gè)可行的調(diào)度計(jì)劃。比如本算例中，考慮線路最大傳輸容量約束，出清結(jié)果為

 

情形1：PG1=230MW，PG2=40MW。相對(duì)無約束出清，G1少了40MW，G2多發(fā)了40MW。

 

情形2：PG1a=230MW，PG1b=0MW，PG2=40MW。相對(duì)無約束出清，G1a出力少了30MW，G1b出力少了10MW，G2出力多了40MW。

 

2)出清時(shí)間

 

無約束出清在約束出清前若干時(shí)間進(jìn)行。比如英國POOL模式中，無約束出清在日前進(jìn)行，約束出清實(shí)時(shí)進(jìn)行。

 

3)報(bào)價(jià)的時(shí)間及方式

 

無約束出清和約束出清可以采用同一組報(bào)價(jià)，也可采用不同的報(bào)價(jià)。英國POOL模式下，是采用同一組報(bào)價(jià)。市場(chǎng)成員在日前申報(bào)一組報(bào)價(jià)即可，既用于日前的無約束出清，又用于實(shí)時(shí)的有約束出清。英國BETTA模式下，基于雙邊交易的無約束交易截止后，又開啟一個(gè)新的市場(chǎng)，即平衡市場(chǎng)，市場(chǎng)成員另外申報(bào)Bid/Offer以解決阻塞、功率不平衡等問題。

 

4)出清價(jià)格

 

參加市場(chǎng)的發(fā)電機(jī)組，考慮無約束出清和有約束出清兩種出清結(jié)果的差異(假定前后負(fù)荷不變)，可以分為四種類型：

 

(1)發(fā)電(on)

 

兩種出清方式下都進(jìn)入發(fā)電計(jì)劃，沒有變化，這部分出力按照無約束出清計(jì)算的市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)PMCP結(jié)算。比如情形旗下G1的230MW(=170+60)出力在前后兩種出清方式下都入圍發(fā)電。

 

(2)不發(fā)電(off)

 

兩種出清方式下都不發(fā)電，沒有變化，這部分機(jī)組在能量市場(chǎng)的收益為0。比如G2發(fā)電商有60MW(=100-40)容量在兩種方式下都不發(fā)電。

 

(3)限上(constrained-on)

 

無約束出清下未能中標(biāo)發(fā)電(報(bào)價(jià)高于市場(chǎng)出清價(jià))，約束出清下中標(biāo)發(fā)電。比如G2約束出清相對(duì)無約束出清增加的出力40MW。

 

(4)限下(constrained-off)。無約束出清下中標(biāo)發(fā)電(報(bào)價(jià)低于市場(chǎng)出清價(jià))，約束出清下不能發(fā)電。比如情形1下G1約束出清相對(duì)無約束出清減小的出力40MW。

 

5)補(bǔ)償機(jī)制

 

對(duì)限上、限下部分出力，一般需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，其價(jià)格可以有不同的計(jì)算方法，一般按照機(jī)會(huì)成本的方法補(bǔ)償(補(bǔ)償其由于約束減少的收益)。

 

(1)對(duì)于約束出清沒有重新報(bào)價(jià)的情況

 

對(duì)于限上部分，按報(bào)價(jià)(高于市場(chǎng)出清價(jià))結(jié)算;對(duì)限下部分，按機(jī)會(huì)成本(市場(chǎng)出清價(jià)減去報(bào)價(jià)，假設(shè)市場(chǎng)成員按成本報(bào)價(jià)，則出清價(jià)減去報(bào)價(jià)反映了其在無約束市場(chǎng)中可能的收益)進(jìn)行補(bǔ)償，如英國的POOL模式。在本例中，如果按照這種方法，則對(duì)G2的限上部分，按報(bào)價(jià)300元/MWh結(jié)算;對(duì)G1的限下部分，情形1下按機(jī)會(huì)成本0(=100-100)補(bǔ)償，情形2下，G1a和G1b分別按80元/MWh(=200-120)和0=(200-200)補(bǔ)償。

 

(2)對(duì)約束出清重新報(bào)價(jià)的情況

 

限上和限下部分都按申報(bào)的調(diào)整報(bào)價(jià)結(jié)算，如英國的BETTA模式。