美国电力市场那些事操作流程数据如何计算（十六）-北极星售电网

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电力系统规模的不断增大和互联给系统调度与控制增加了难度．与此同时，计算机、通信和人工智能等领域的新思想和新技术逐步应用于电力系统，调度自动化系统的数字化、集成化和智能化得到迅速发展，电力系统技术层面的难题逐一得到解决，关注的焦点因而逐步由安全性转向了经济性．此外，伴随着化石能源的逐步枯竭与环境污染的日益严重，中国逐步实施了节能、环保和经济调度方面的政策与措施．在上述背景下，建立与大规模电力系统运行相适应的安全经济协调优化体系就非常必要。因此，可以借鉴国外这方面的先进理念与经验，以加快中国电力系统优化体系的进程．

2002年，PJM电力市场就提出在制定电力交易和发电计划时一定要考虑系统安全约束，由此延伸出计及安全约束的机组组合问题(SCUC)．SCUC在综合考虑系统运行安全性和经济性的基础上能够给出实用的优化调度决策，因而已经在国外的实际电力系统运行中得到了比较普遍的应用，近几年，中国学术界和电力工业界对此也比较重视．可见，如何在电力系统运行调度中兼顾安全性和经济性已成为国内外电力系统领域共同关注的问题．

正是出于统筹兼顾电力系统安全性与经济性的考虑，美国电力市场于2007年提出了“完美调度”（PerfectDispatch,PD）的新理念，并启用了完美调度软件应用系统．完美调度，就是基于一些假设条件下以最小化发电成本为目标的机组最优组合与经济调度．PJM的运行数据表明：采用PD系统不仅带来了显著经济效益，而且系统运行的安全性也得到了改善．因此，PJM的“完美调度”很值得借鉴．在此背景下，笔者首先阐述PD的基本概念，进而介绍相关的模型和运行效益等．在此基础上，结合中国电力系统调度的现状，对PD在中国调度机构中的应用前景进行初步探讨，并给出若干建议。

1、完美调度的基本概念

a.定义

完美调度（PD）方案实质上就是一个满足安全约束的机组最优组合和经济调度策略，是一种基于若干假设的理想调度方案，是对前一天24个时段的“再调度”和“反思”．PD的思路描述如图1所示．

从数学角度讲，PD可以用优化模型来描述：即以基于报价的总的发电成本（Bid-basedProductionCost，BPC）最小为目标函数，约束条件则包括发电机组技术约束和系统安全约束．“完美调度方案”以3个假设为基础：①系统运行条件已知，包括负荷需求、网络拓扑结构、机组性能参数、区域间交换电力／电量和输电线路功率极限等；②机组报价已知；③发电机组能够按照所申报的爬坡速率理想地响应发电调度信号．

b.操作流程

PJM电力市场现在每天运行完美调度系统．基于实际的负荷数据、区域间交换电力／电量、系统拓扑结构及潮流约束等（数据流如图２所示）来回顾前一天的系统运行情况．以系统总发电成本最小为优化目标，完美调度系统自动生成前一天24h的最优调度方案，能比较任一个30min时段内机组的实时运行性能与完美调度方案中的理想运行性能之间的差距．

完美调度回顾前一天系统的实际运行情况，在满足系统安全约束的前提下给出以发电成本最小化为目标的调度方案．采用每个时段的实际负荷数据和网络拓扑模型，并考虑影响调度成本的关键因素、系统可靠性模型和实时调度约束等，由此得到的调度方案被认为是“完美调度方案”．完美调度有4个基本步骤．

1）应用离线软件系统回顾前一天24h系统的运行情况，生成“完美”调度方案；

2）计算理想方案下既定的参数／指标，根据实际运行结果计算同样的参数／指标；

3）比较实际运行结果与理想方案两者的计算结果之间的差异，分析导致系统运行成本差异的关键因素；

4）制定改善系统运行经济性的策略，为调度部门提供反馈意见．

1.PD的宗旨

PJM建设完美调度系统的初衷有：①为评估实时市场运营效率和系统调度性能提供一个客观的衡量基准；②通过PD系统向实时调度反馈意见，以不断改善系统调度和市场运营．PD是基于假定场景下得到的理想调度方案，在实际运行中一般难以实现，因此，从这个层面上讲完美调度方案是一种“事后”调度方案．最大限度地降低发电（购买）成本是PD的主要目标之一，除此之外，PD还能带来一系列附加效益，如降低发电机组污染／废弃物的排放、实现PJM区域发电资源的优化配置、提高机组的发电效率并减少磨损等．完美调度真正的意图在于提供强有力的调度决策，在保证系统安全运行的前提下，提高经济性，使系统调度与市场运营逐步趋于最优．

在系统实际运行过程中，可能受到一些限制，如：

１）调度员实时调度的根据是预测负荷需求和区域间交换电力／电量等，而这些数据与实际运行数据并不完全一致；

２）调度员对于机组跟踪调度信号准确程度的预测与实际情况存在偏差；

３）调度员必须以保证系统安全为首要准则，允许因操作偏差导致调度电量富余，反之则不允许．因此，实际调度方案与理想方案总存在一定的偏差．因为系统运行的经济性存在改进的空间，所以通过分析实际运行结果与完美调度方案间的差异来制定改善系统运行的措施就显得尤为重要．

2.完美调度的数学模型

完美调度本质上就是求解满足各类约束条件下使发电成本最小的机组最优组合和经济调度．在不同的电力市场中，一般可以采用2种不同的方法来描述PD的建模问题：①计及系统安全约束的机组最优组合，即SCUC；②计及系统安全约束的最优潮流（SCOPF）．PJM采用的SCUC数学模型为

原标题：知识百科 | 国外典型电力市场之美国电力市场专题（十六）

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