电网运行具有其本身的不确定性。电力系统是一个包含各种各样平衡关系的复杂系统,其中每一个因素都在不断变化。电力系统负荷的随机变化,发、输、配环节随时可能发生的电力设备故障、缺陷以及网络限值改变等,造成电网运行的不确定性。电网调度运行已经是一个多目标的决策过程,电力市场又加入了复杂的经济目标,增大了电网运行的不确定性。另外,电能生产、传输和运行方式改变几乎都在瞬时完成,电能的生产、传输、分配和消费必须同时进行,数量也必须相等,所以电力系统还具有同时性、不能大量存储等特殊性。
因为电力系统的不确定性,以及电力生产和消费的特殊性,日前制定的预调度计划与实时调度的情况往往有较大的差异,日前预调度所形成的价格主要作为市场成员在现货实时市场竞价的参考。市场调度价格和最终的市场出清价格由市场实时调度所确定。澳大利亚和新西兰都是实时电力市场。
一、实时调度模型
现货市场实时调度依据市场成员的发电与购电报价,以每个调度时段的现货市场交易价值最大化为目标,同时满足电网的发供电平衡、电网安全和频率控制辅助服务(FCAS)的要求。
现货市场实时调度采用线性规划算法,优化市场成员发电、输电和供电的实时调度计划。其目标函数为:
max[Vload-(Vgen+Vns+Vas)]
式中
Vload 一现货市场实时调度时段负荷交易价值,为市场成员申报的购电负荷容量与其报价的乘积;
Vgen 一现货市场实时调度时段发电交易价值,为市场成员申报的发电容量与其报价的乘积;
Vns 一现货市场实时调度时段需支付的输电服务费用,根据市场成员的输电服务报价计算;
Vas 一现货市场实时调度时段需支付的辅助服务费用,主要考虑了频率控制辅助服务费,根据实时调度时段频率控制需求和市场成员频率控制辅助服务报价计算。
约束条件包括:发供电力平衡约束,该约束包括区内网损和区间网损;可用容量和开停机约束;各区内固定负荷要求;电网安全约束;区内网络约束和网损;区间网络约束和网损;与市场成员注册数据有关的约束;辅助服务需求约束。
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二、实时调度流程
1.现货市场实时调度流程
实时调度时段为5min,现货市场实时调度程序(NEMDE)每5min运行一次,计算出调度时段价格和辅助服务价格。
实时调度程序的输入包括各区域的5min超短期负荷预报,相关的SCADA信息,市场成员申报的能量市场和频率控制辅助服务市场的竞价数据,网络约束,辅助服务需求与约束。输出为实时调度计划, 所制定的实时调度计划应包括频率控制辅助服务的调度,调度时段价格。
图1 现货市场实时调度计算流程图
当实时调度目标函数无解时,NEMMC0将按照与市场成员协商确定的流程,在保持电力系统安全与市场价格确定原则的前提下,松弛约束条件以获得合理的调度计划。市场成员实时调度发电计划的下发以发电厂的AGC通道为主进行,或发送到发电厂控制室的显示屏上进行显示,或以其他事先确定的方式发送到发电厂。
2.安全监视
电网的安全监视包括区间潮流交換监视、频率电压监视、备用容量监视等。
另外,调度员还要进行市场成员重新报价的结果对电力系统安全影响的监视。如果因为市场成员申报固定出力或固定负荷而使其发电机或负荷不可调节,或者因为市场成员将发电或负荷的变化率修改为非常小的数而使得实时调度时段间的调度计划基本维持不变的原因,造成电力系统处于不安全的状态,调度员建议该市场成员修改其报价,通过市场成员重新报价来消除相应的越限情况。如果市场成员未及时采取应有的行动,调度员将根据《国家电力法》和《国家电力市场规则》向该市场成员发布系统安全调度指令。
3.辅助服务调度
辅助服务分为市场化和非市场化的。频率控制辅助服务是市场化的,其调度由现货市场实时调度程序根据频率控制的需求和市场成员的报价自动完成。非市场化的辅助服务由调度员根据电网的情况调度运行。
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4.市场成员调度命令执行情况监视
调度员负责对市场成员现货市场实时调度计划的执行情况进行监视,包括竞价发电机、负荷、输电服务和市场辅助服务的监视。为提高效率,降低调度员的工作强度,实现了偏差的自动监视与告警。
通过在每个调度时段结束时对实际调度有功负荷与调度计划偏差的计算与统计,在实时调度中自动进行市场成员调度计划执行情况的监视和偏差告警。为此,专门设计了三种偏差触发器:
(1)大偏差触发器(LET)(Large error trigger)
LET=max[最小允许偏差，min(5% 机组可用容量，4×负荷改变速率)]
LET单位是MW,其中最小允许偏差通常设为6MW,负荷改变速率由市场成员提供,通过SCADA系统实时采集,単位MW/min。
如果市场成员的调度偏差连续3个调度时段超过LET,则向调度员发出告警。
(2)小偏差触发器(MET)(Minor error trigger)
SET=max[最小允许偏差,min(3% 机组可用容量,2×负荷改变速率)]
MET单位是MW,其中最小允许偏差通常设为6MW。
如果市场成员的调度偏差连续6个调度时段超过SET,则向调度员发出告警。
(3)实时偏差触发器(RET) (Real time error trigger)
RET=max[最小允许偏差,min(10% 机组可用容量,8×负荷改变速率)]
RET单位是MW,其中最小允许偏差通常设为20MW,每10秒钟计算1次。
如果在一个调度时段内,市场成员的调度偏差大于RET的次数超过事先设定的数值,则向调度员发出告警。RET还可以用来帮助调度员判断那些实际已经解列,但市场成员没有及时更新报价的情况。
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三、市场干预
在市场干预调用备用合同容量和输电服务时,以对现货市场价格影响最小为主要目标,同时使干预的成本最小,区间潮流变化最小和备用交易费用最小。
市场干预的步骤:
(1)如果时间许可, NEMMCO将通知市场成员有一个消除越限的市场响应机会;如果越限继续存在,则根据越限的情况和地点,以及备用合同的协商交易情况,NEMMCO确定决定参与市场干预的市场成员并发布调度命令;
(2)如果时间不许可,则根据越限的情况和地点,NEMMCO立即向市场成员发布调度命令;
(3)NEMMCO向所有市场成员发布一条已经下达市场干预命令的通知;
(4)在市场干预的过程中,NEMMCO尽力使干预对区间潮流的影响最小,使受影响的市场成员最少;
(5)当系统恢复正常时,NEMMCO将停止备用容量的调用;
(6)NEMMCO将向市场提交一份报告,包括备用容量的使用数量。
市场干预调度命令先用电话通知相关市场成员,命令包括有功目标,开始和预计结束的时间,属于有功、频率控制辅助服务或其他类型等。随后用详细的“市场成员通知”对电话下达的命令进行确认。
图2 市场干预对象确定示意图
四、违反市场调度指令的处理
参与现货市场竞价的发电机、输电服务或负荷在连续两个实时调度时段里,未能按实时调度指令的要求达到规定偏差范围内的,将被宣布确认为违反调度命令。违反调度命令的竞价发电机、竞价输电服务或竞价负荷不能确定现货市场价格,以免市场成员故意违反实时调度计划指令来抬高或降低现货市场价格,谋取不正当利润。在确认市场成员违反调度命令后,NEMMCO将违反调度命令的情况通知相应的发电商、输电服务提供者或购电商,询问并记录违反调度命令的理由。如果NEMMCO认为需要改变发电厂的参数以满足实时调度的要求,NEMMCO将命令市场成员更改发电厂的参数。
参与辅助服务的发电机或负荷未能响应现货市场辅助服务指令,该发电机或负荷将被宣布确认为违反调度命令。在确认市场成员违反调度命令后,NEMMCO将违反调度命令的情况通知相应的市场成员,询问并记录违反调度命令的理由,并对相关的辅助服务设置一个固定的约束,比如将提供频率控制辅助服务的发电机负荷固定在某个出力上,使其调节容量满足电网辅助服务的需要。市场成员必须保证其参与辅助服务的发电机或负荷能够满足设置的固定约束。
对于市场成员在一定时间内连续违反调度命令的,NEMMCO将编写违反调度命令详细情况的报告,并将报告送交NECA和市场成员。报告应该包括受達反调度命令影响的交易时段,违反调度命令的程度(实际负荷与调度计划的偏差),违反调度命令的原因等。
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原标题：【知识百科】国外典型电力市场之澳洲电力市场专题（十四）
