深度文章 | 山西电力现货与深度调峰市场联合优化机制设计与实践-第2页-北极星售电网

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多日滚动机组组合支持3~7天自由选择优化计算时长。通过对火电机组的启动费用、空载费用和电能量费用的综合竞价寻优，确定出火电机组开停计划和新能源最大消纳能力。新能源以其功率预测为上界，优化过程中可向下调整即可以弃限电。目前，新能源场站滚动申报未来3天的功率预测曲线，调度技术支持系统滚动预测未来7天的新能源功率曲线。当调度系统预测第4~7天的新能源出力波动较大时，可适当调整机组组合的优化计算时长，以进一步提升火电机组运行的稳定性，在煤电机组最小开停机时间较长情况下实现火电机组长时间维度的开机优化。

多日滚动机组组合环节后，截取次日机组组合开展日前电能量交易，以多日机组组合确定的火电机组开停计划和新能源消纳能力作为边界条件，通过对火电机组五段式的电能量费用的综合竞价寻优，出清计算得到日前现货市场中各火电机组的分时中标电量及各节点电价。

在日前深度调峰市场阶段，根据前两个阶段确定的火电机组组合、火电发电计划及新能源出力情况，判断是否存在限风限光，如果存在则启动深度调峰市场，结合参与深度调峰市场机组的深度调峰报价及电网电源各类运行约束要求，带安全约束的经济调度程序将在日前现货市场出清时联合开展省内深度调峰交易出清计算，经安全校核后得到火电机组的深度调峰电力曲线及分时深调电价、日前电能量市场电力曲线及节点电价、新能源出力计划，形成考虑深度调峰的安全约束日前发电计划。通过日前电能市场和深度调峰市场联合优化出清，进一步降低火电机组出力、让出发电空间。

在实时运行阶段，实时现货市场与实时深度调峰市场联合运行。实时电能量市场，基于日前机组组合结果和超短期负荷、新能源预测，出清计算得到现货电能量、节点电价和新能源出力计划。当日内新能源消纳困难时，启动实时深度调峰交易，结合火电机组的深度调峰报价及电网电源各类运行约束条件，联合开展实时电能量市场和实时深度调峰市场的优化出清计算，经安全校核后得到火电机组实时深度调峰电力曲线及电价、实时电能量市场电力曲线及节点电价、新能源出力计划。通过实时电能量市场和深度调峰市场的联合优化出清，形成考虑深度调峰交易的安全约束实时发电计划。

主辅市场联合优化的机制，通过一体化模型一次性计算完成，实现“前台业务、后台运行”，提高了市场出清效率。当山西省内调节资源用尽，仍有限弃风弃光时，组织新能源企业参与国调跨区富余新能源现货交易和华北跨省调峰市场，进一步拓展省内新能源消纳空间。

1.4 市场组织流程

基于山西省电力现货与深度调峰市场联合优化设计思路，结合山西实际情况，组织开展山西省电力现货与深度调峰市场。山西主辅市场联合交易的组织流程如图 3所示。

图 3山西电力现货与深度调峰交易组织流程图Fig. 3Flowt of spot market and peak shaving trading organization of Shanxi

具体组织流程描述如下：

1）竞价日9:30前，发布电力现货与深度调峰交易开市相关信息，如现货市场竞价空间、现货市场申报价格上下限、暂不参与深调的发电机组、深调市场各档申报价格上下限等。

2）竞价日9:30—10:30，参与电力现货市场的发电机组根据自身能力，分五段式进行申报运行日量价信息；参与深调市场的燃煤发电机组依据自身能力，在深度调峰参与基准值以下进行深度调峰交易“阶梯式”的申报，申报每档价格及机组深度调峰出力下限，分四档报价。其中深度调峰交易各机组申报的每一档视为全天相同报价，报价最小单位为1元/(MW·h)。

燃煤火电组深度调峰参与基准值确定方式：非供热期为机组额定容量的50%；供热期，非供热期机组及不承担供热任务的供热机组，参与基准值为核定容量的50%；供热期承担供热任务的供热机组，参与基准值为国家能源局山西监管办核定的运行方式下限容量。

3）竞价日10:30—16:30，将所有申报电力现货市场、深度调峰的火电机组每一档的报价信息累加形成市场总供给曲线，并依据风电和光伏新能源预测出力、次日负荷预测、电网调峰需求，根据报价由低到高进行电力现货市场与深度调峰市场联合优化出清。出清结果在通过安全校核的基础上，形成考虑深度调峰交易的日前发电计划。当日前发电计划将深度调峰交易所有申报机组申报的各档深调容量已用尽，但新能源消纳仍有需求、火电机组仍有深调空间时，按照新能源消纳的需要继续调用未申报机组及申报机组未申报的可深调容量进行深调。

4）竞价日16:30—17:30，通过审核后的电力现货市场出清结果与深度调峰交易出清结果方可进行信息发布。

5）竞价日17:30，向市场主体发布考虑深度调峰交易的日前发电计划。

6）运行日内，依据超短期负荷预测、风电和光伏新能源预测出力情况，在电网安全运行保留必要下旋转备用的基础上，预计下一个15min周期将出现弃风、弃光时，启动实时深度调峰交易。依据省内新能源消纳需要和电网调峰需求，按照深度调峰交易总供给曲线由低到高依次调用火电机组进行深调，按照预先确定的新能源发电序列安排风电、光伏新能源企业增发，以15min为周期滚动出清，在通过安全校核基础上形成考虑深度调峰交易结果的日内发电计划。实时运行时，当深度调峰交易所有申报机组申报的各档深调容量已用尽，但新能源消纳仍有需求、火电机组仍有深调空间时，同日前发电计划强制调用一样，运行日也强制调用未申报机组及申报机组未申报的可深调容量进行深度调峰。

7）实时运行前10~15min，发布下一个15min周期电力现货市场与深度调峰交易结果，各发电企业应该严格执行交易结果，并按规定权限获取相关信息。

2 现货与深度调峰市场联合出清数学模型

基于山西电力现货与深度调峰市场联合优化机制，构建电力现货与深度调峰市场联合出清数学模型。电力现货与深度调峰市场联合出清得到机组出力和潮流分布，在联合出清确定调峰出力的基础上通过常规安全约束经济调度形成电力现货市场节点电价，参与调峰市场的机组调峰价格通过联合出力出清后的出力匹配其对应申报的调峰报价区间，所报即所得。具体求解上，在调峰基准值以上，随着机组出力的增加相应现货市场价格单调递增；在调峰基准值以下，随着机组出力的减少相应的调峰价格单调递增，从而形成对应的凸规划供求解，本文在此不做赘述，以下为数学模型的目标函数和约束条件。

2.1 目标函数

根据日前机组组合、日前电能市场阶段确定的火电机组组合、火电发电计划及新能源出力情况，判断是否存在限风、弃光，如果存在限风、弃光现象则启动电力现货与深度调峰市场联合优化出清。

电力现货市场出清的约束条件之一是机组的最小技术出力(通常为机组容量的50%)，机组在电能量市场中中标范围不小于最小技术出力，而采用深调市场后，继续放开机组参与市场的出力约束下限，或者运行机组在现货市场中自行申报出力约束下限后才能使得相关机组深调。而对同台获得机组而言，深调市场和现货市场的电量空间是耦合互斥的，联合优化是实现资源优化配置的重要手段。因此，山西省电力现货与深度调峰市场联合优化出清数学模型以开机费用、空载费用、电能量市场费用和深度调峰市场费用之和最小化为优化目标，目标函数如下所示：

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