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该优化模型的本质为混合整数线性规划,求解过程较为复杂。目前北美洲各电力市场普遍采用安全约束下的机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)作为市场管理系统的主要工具,其中实行协同优化的核心就是混合整数(mixed integer programming,MIP)问题。
SCUC优化的目标函数不仅包括购买能量和辅助服务的报价成本,还包括在1天或几天内机组的最小负荷成本,开机和停机的成本。虽然出清结果的能量和辅助服务计划仍然是以小时为单位,但目标函数是最小化1天或几天内总的成本。约束条件还要考虑机组的启动时间,最小开机时间,最小停机时间,机组在1天或几天内能够提供的最大能量,机组在1天或几天内允许的开停机次数等等约束。还有某些机组不能运行在某些特定的出力范围,称为禁止运行区间(forbidden operating region),优化时必须避开这些区间。
与分离顺序法相比,协同优化法的市场规则比较复杂,开发时间更长,所需经费更多。但是协同优化法能保证主能量和所有辅助服务的总购买费用为最小值,并且能够处理网络阻塞的问题和防止产生价格倒置。
4.4 考虑灵活爬坡产品的协同优化法
FRP的需求依据相隔5 min的两个时间点之间的净负荷变化而定。CAISO通过历史数据估算在一定的FRP数量下的电力失衡概率,将其乘以负荷损失的价值从而得到FRP的弹性需求曲线,以此决定购买灵活爬坡产品的容量[15]。在市场交易过程中,FRP不需要报价,购买时需要支付FRP与主能量和其他辅助服务协同出清时的机会成本。考虑灵活爬坡产品的协同优化将FRP需求曲线和其他辅助服务产品的需求以及发电厂的竞标所形成的供应曲线一同进行优化,寻找到成本最低的优化解,从而确定每个产品的市场价格和数量[16]。
当考虑具有可替代性的调频备用、旋转备用和非旋转备用3种辅助服务,并且有多台机组参与竞价时,协同优化的过程会变得更为复杂。因此,在建立FRP与主能量和其他辅助服务产品协同优化的数学模型时,以15 min为该模型的一次计算周期。在时刻t以总的报价成本的最小值为目标函数建立的简化的数学模型如下所示:
5 对中国电力市场建设的启示
建设现货市场的目的为实现电力交易的公开、公平、公正,保障市场成员合法权益,促进电力市场的稳定、健康、有序、协调发展[18]。在现货市场发展的初级阶段,为了遵循“积极稳妥,平稳起步”的原则,需要借鉴国外电力市场经验。CAISO作为北美洲现有的9个相对独立的电力市场之一,对我国的启示与可借鉴性表现为如下几个方面:
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