第3節(jié) 實(shí)時(shí)市場(chǎng)

3.2實(shí)時(shí)市場(chǎng)的交易原理

在實(shí)時(shí)調(diào)度中，系統(tǒng)調(diào)度員首先根據(jù)系統(tǒng)總不平衡量，決定啟用上調(diào)機(jī)組還是下調(diào)機(jī)組。然后，根據(jù)調(diào)節(jié)價(jià)格排序，從價(jià)格低的機(jī)組開始調(diào)度，直到滿足不平衡量。最后一臺(tái)調(diào)節(jié)的機(jī)組成為邊際調(diào)節(jié)機(jī)組，其報(bào)價(jià)成為邊際調(diào)節(jié)價(jià)格。按照統(tǒng)一定價(jià)原則，所有參與調(diào)節(jié)的機(jī)組都被付給邊際調(diào)節(jié)價(jià)格。在實(shí)際運(yùn)作中，一般只調(diào)三臺(tái)機(jī)組。這是處于實(shí)時(shí)市場(chǎng)對(duì)時(shí)間的要求，需要盡快滿足負(fù)荷偏差。一般負(fù)荷中心的電廠優(yōu)先調(diào)用。此時(shí)EMS系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用。

實(shí)時(shí)市場(chǎng)可以用于多種情形下的運(yùn)行控制。例如消除電力不平衡量、以及下一節(jié)中的阻塞管理。現(xiàn)在以簡(jiǎn)單的消除電力不平衡量為例，說明實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)的采購(gòu)原則。

實(shí)時(shí)市場(chǎng)的平衡交易模型將考慮各種實(shí)際運(yùn)行約束，優(yōu)化目標(biāo)是總調(diào)節(jié)費(fèi)用的最小化。模型的目標(biāo)函數(shù)是：

或者

二者分別對(duì)應(yīng)于需要增加和降低總發(fā)電量的情形。

其中Ii，t+和Ii，t-是機(jī)組i在時(shí)段t是否參與上調(diào)或下調(diào)市場(chǎng)的布爾變量，若Ii，t+=1表示機(jī)組i在時(shí)段t參與了上調(diào)市場(chǎng)，而Ii，t-必然為0;若Ii，t-=1表示機(jī)組i在時(shí)段t參與了下調(diào)市場(chǎng)，而Ii，t+必然為0.另一種可能性是Ii，t+=0且Ii，t-=o，表示既不參與上調(diào)市場(chǎng)，也不參與下調(diào)市場(chǎng)。

Ci，t+和Ci，t-分別是對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)報(bào)價(jià);△Pi，t是機(jī)組i在時(shí)段t的調(diào)節(jié)量。

約束條件包括：

(1)系統(tǒng)有功平衡：

其中，P△為t時(shí)段系統(tǒng)電力不平衡量。

(2)系統(tǒng)正、負(fù)備用約束;

(3)節(jié)點(diǎn)有功平衡;

(4)基爾霍夫第二定律;

(5)線路輸送容量約束;

(6)系統(tǒng)調(diào)頻容量的約束;

(7)機(jī)組最大和最小出力約束;

(8)機(jī)組最小運(yùn)行與停機(jī)持續(xù)時(shí)間約束;

(9)機(jī)組跟蹤負(fù)荷能力。

其中約束(1)~(6)為系統(tǒng)安全運(yùn)行約束，約束(7)~(9)為機(jī)組技術(shù)指標(biāo)約束。

3.3 阻塞管理

當(dāng)輸電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的實(shí)時(shí)控制也是電網(wǎng)公司必然面臨的難題之一。控制策略必須保證對(duì)所有的市場(chǎng)成員是公平和公正的[1]。

在建立實(shí)時(shí)市場(chǎng)之后，系統(tǒng)調(diào)度員可以從實(shí)時(shí)市場(chǎng)獲得發(fā)電商和電力用戶參與調(diào)節(jié)的報(bào)價(jià)意愿。然后，調(diào)度員調(diào)用阻塞管理程序以確定計(jì)劃微調(diào)方案。該方案可能是調(diào)整機(jī)組出力，也可能是切負(fù)荷，也有可能同時(shí)采取兩種調(diào)節(jié)手段。究竟采用哪種方案將取決于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、線路阻塞的情況、發(fā)電商的調(diào)節(jié)報(bào)價(jià)以及電力用戶能夠承受的電價(jià)水平。

與簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)市場(chǎng)不同，阻塞管理可能在上調(diào)某些機(jī)組的出力的同時(shí)，下調(diào)其它機(jī)組的出力。

阻塞管理模型的目標(biāo)函數(shù)是未來一段時(shí)間內(nèi)總調(diào)節(jié)費(fèi)用的最小化，其中調(diào)節(jié)費(fèi)用的計(jì)算考慮了平衡調(diào)節(jié)市場(chǎng)的結(jié)算規(guī)則，即：按照統(tǒng)一的邊際上調(diào)價(jià)榕和邊際下調(diào)價(jià)格付費(fèi)。調(diào)節(jié)費(fèi)用是各機(jī)組出力的調(diào)整量△Pi，t及各用戶的負(fù)荷裁減量△Li，t的函數(shù)。

模型的目標(biāo)函數(shù)為

其中Ii，t+、Ii，t-、Ci，t+、Ci，t-、△Pi，t的含義與上一節(jié)相同。Cj，tC是用戶j樂意支付的用電價(jià)格，△Lj，t是安排削減用戶j的負(fù)荷量。再記裁減負(fù)荷的向量為△L。其約束條件與實(shí)時(shí)交易相同。

阻塞管理的算法思路大概分兩個(gè)過程，旨先得到一個(gè)可行解。可行解的獲得可以采用考慮電網(wǎng)安全約束的交易計(jì)劃模型。其次，考慮一個(gè)迭代過程。在迭代過程中，對(duì)切負(fù)荷手段和機(jī)組調(diào)節(jié)方案進(jìn)行整體優(yōu)化，直到得到一個(gè)最優(yōu)的切負(fù)荷方案和調(diào)節(jié)方案。算法框架見下圖。

圖中，對(duì)原計(jì)劃的調(diào)節(jié)算法如卜^：引入變量RMC+和RMC-，即上調(diào)邊際電價(jià)和下調(diào)邊際電價(jià)。先分別對(duì)上調(diào)市場(chǎng)和下調(diào)市場(chǎng)根據(jù)機(jī)組調(diào)節(jié)價(jià)格進(jìn)行排序，然后在原購(gòu)電計(jì)劃與可行解中有差別的機(jī)組中，找到一對(duì)最貴的上調(diào)機(jī)組或下調(diào)機(jī)組，嘗試向差別減小的方向調(diào)整。如果調(diào)整一個(gè)較小的數(shù)值步K 6，其解依然可行，則調(diào)整之。然后在得到的解的基礎(chǔ)之上繼續(xù)調(diào)整，直到得到最優(yōu)的調(diào)節(jié)方案。

調(diào)度員按照優(yōu)化的調(diào)節(jié)計(jì)劃，向各機(jī)組下達(dá)調(diào)節(jié)指令，事后按照統(tǒng)一的邊際調(diào)節(jié)價(jià)格付給發(fā)電商調(diào)節(jié)費(fèi)用。如果同時(shí)需要采取切負(fù)荷措施，系統(tǒng)調(diào)度員將通知相關(guān)用戶，并于實(shí)際運(yùn)行時(shí)執(zhí)行。