丁 恰， 昌 力, 涂孟夫

(1. 南瑞集團(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司， 江蘇省南京市 211106；2. 國電南瑞科技股份有限公司， 江蘇省南京市 211106； 3. 智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室， 江蘇省南京市 211106)

0 引言

20世紀(jì)90年代開始，西方多個國家紛紛啟動電力市場化改革，經(jīng)過多年發(fā)展完善和實踐，逐步形成電力市場基礎(chǔ)理論，積累了豐富的市場建設(shè)經(jīng)驗，美國PJM市場、英國市場、北歐市場是國外電力市場模式的典型代表。長期以來，國內(nèi)相關(guān)單位和研究人員持續(xù)跟蹤國外電力市場建設(shè)進展[1-6]，積極開展相關(guān)研究和實踐工作。

隨著《中共中央、國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號)及其配套文件發(fā)布，新一輪深化電力體制改革全面啟動，電力市場化建設(shè)正在提速。2017年8月28日，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布了《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點工作的通知》(發(fā)改辦能源〔2017〕1453號)，選擇南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅等8個地區(qū)作為第一批試點，將在2018年底前啟動電力現(xiàn)貨市場試運行[7-8]。

電力現(xiàn)貨市場規(guī)則機制設(shè)計與各方相關(guān)利益密切相關(guān)。電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下，既要發(fā)揮市場對資源優(yōu)化配置的決定性作用，還要充分考慮電網(wǎng)物理運行條件，電網(wǎng)運行在電力電量平衡機制、安全校核、市場出清、日發(fā)電計劃編制、實時調(diào)度運行等方面都將發(fā)生重大變化，電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)是市場化改革推進的重要技術(shù)保障，與此同時也對調(diào)度機構(gòu)現(xiàn)有調(diào)度能量管理系統(tǒng)(energy management system,EMS)中負(fù)荷預(yù)測、檢修計劃、限額管理、實時控制等傳統(tǒng)應(yīng)用功能及其數(shù)據(jù)質(zhì)量提出更高要求。

以華東地區(qū)為代表，中國在上一輪電改曾開展了電力現(xiàn)貨市場相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)工作，實現(xiàn)了電力現(xiàn)貨市場模擬運行和兩次調(diào)電運行，但最終未在技術(shù)與工程實踐上取得長期有效的實質(zhì)性經(jīng)驗積累[9]。中國新一輪電改逐步進入深水區(qū)，也對電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)提出高要求。一是由于各地區(qū)在電源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、供需水平、市場化程度及社會經(jīng)濟發(fā)展水平等方面都具有鮮明特點，在現(xiàn)貨市場的規(guī)則設(shè)計上存在一定差異性，尤其是計劃與市場將在一段時間內(nèi)并存、供熱機組以熱定電、新能源全額保障性消納、局部網(wǎng)絡(luò)阻塞嚴(yán)重及各級電網(wǎng)中普遍存在少數(shù)發(fā)電集團占比過大等中國電力市場特征，相關(guān)國家的系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗無法直接照搬套用，不同地區(qū)更不能千篇一律；二是各地區(qū)通常會采取積極穩(wěn)妥，分步實施的思想，規(guī)模由小到大，交易品種逐漸增加，交易機制逐步完善，市場建設(shè)分階段推進優(yōu)化，技術(shù)支持系統(tǒng)因而也將長期處于調(diào)整完善過程中，具有復(fù)雜多變特點；三是電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)這樣涉及國計民生領(lǐng)域的重大技術(shù)，在核心領(lǐng)域更應(yīng)該具有自主知識產(chǎn)權(quán)，走國產(chǎn)化道路。

目前，中國在電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)方面0.尚處于摸索階段，多數(shù)研究集中在市場模式選擇[10-12]方面,關(guān)于系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)報道較少。本文針對國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場業(yè)務(wù)復(fù)雜多變特點，基于調(diào)度控制系統(tǒng)[13]、中長期交易系統(tǒng)[14]及國外現(xiàn)貨市場系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，提出分區(qū)部署分層應(yīng)用功能框架，實現(xiàn)對多種電力市場交易產(chǎn)品和業(yè)務(wù)功能的靈活適應(yīng)，并重點在技術(shù)支撐平臺、核心算法、模型數(shù)據(jù)管理、評估分析、模擬推演等關(guān)鍵技術(shù)進行探討，為國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)提供參考借鑒。

1 總體框架

1.1 系統(tǒng)要求

隨著電力市場改革逐步推進和信息通信技術(shù)(information and communication technology,ICT)發(fā)展，對電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)設(shè)計提出如下幾方面基本要求。

1)安全運行要求。技術(shù)支持系統(tǒng)不僅在業(yè)務(wù)層面要充分考慮市場運營和電網(wǎng)安全運行的要求，還需要對現(xiàn)貨市場及其支持系統(tǒng)的當(dāng)前運行狀態(tài)及未來發(fā)展態(tài)勢進行監(jiān)視評估分析，及時發(fā)現(xiàn)潛在運行風(fēng)險并采用一定技術(shù)措施來消除或緩解運行風(fēng)險，保障系統(tǒng)自身運行安全和數(shù)據(jù)安全，提升運行風(fēng)險防范能力。

2)一體化要求。技術(shù)支持系統(tǒng)應(yīng)基于標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)化原則，采用柔性架構(gòu)設(shè)計，全面支撐日前、日內(nèi)、實時等多周期及電能、調(diào)頻、備用等多交易品種在交易、計劃、結(jié)算、合同等核心業(yè)務(wù)的一體化運行和功能靈活拓展，實現(xiàn)多周期與多交易品種在市場時序上有效銜接與業(yè)務(wù)功能上無縫集成。

3)成熟可靠要求。技術(shù)支持系統(tǒng)運行不僅牽涉到市場主體經(jīng)濟利益，還影響電網(wǎng)實時運行。隨著電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，市場參與主體數(shù)量激增，面對電網(wǎng)阻塞情況復(fù)雜、各類約束條件增多，市場規(guī)則不斷調(diào)整等情況，借鑒國外多年積累的經(jīng)驗和教訓(xùn)，采用成熟可靠的建模技術(shù)及高效求解算法，在計算時效性、準(zhǔn)確性、可靠性等方面滿足不同周期下市場運行要求，保障系統(tǒng)不間斷穩(wěn)定運行。

4)精度質(zhì)量要求。技術(shù)支持系統(tǒng)需要與多個橫向及縱向系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)交互，對外還要與發(fā)電企業(yè)、售電公司和用戶等市場主體進行信息交換，要保障進入市場環(huán)節(jié)的各類數(shù)據(jù)符合精度和數(shù)據(jù)質(zhì)量要求，確保市場相關(guān)計算收斂性及結(jié)果精度。

5)循序漸進要求。系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)充分利用電力調(diào)度、交易機構(gòu)現(xiàn)有調(diào)度控制數(shù)據(jù)網(wǎng)、通信、安全防護、數(shù)據(jù)采集及市場參與者安全接入設(shè)施，在相關(guān)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)上盡量實現(xiàn)共用、共享，降低系統(tǒng)建設(shè)成本與運維成本。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

為了滿足電力市場環(huán)境下用戶種類多、接入方式復(fù)雜、數(shù)據(jù)交互量大、系統(tǒng)安全性要求高、業(yè)務(wù)規(guī)則不確定等特點，采用靈活、易用、可擴展、高安全的架構(gòu)體系設(shè)計，實現(xiàn)電力現(xiàn)貨市場海量數(shù)據(jù)安全、高效訪問，市場數(shù)據(jù)豐富可視化展現(xiàn)，市場成員便捷、安全接入，全面支撐電能現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等不同類別電力市場產(chǎn)品的業(yè)務(wù)功能需求。

技術(shù)支持系統(tǒng)整體構(gòu)建于統(tǒng)一支撐操作平臺之上，并通過企業(yè)統(tǒng)一支撐平臺與現(xiàn)有EMS、訂單管理系統(tǒng)(operation management system,OMS)及中長期交易系統(tǒng)實現(xiàn)模型、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)融合。系統(tǒng)的服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用核心功能優(yōu)先按照國產(chǎn)化原則設(shè)計。

根據(jù)中國電力行業(yè)二次系統(tǒng)安防要求及現(xiàn)貨市場自身業(yè)務(wù)特點，電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)跨安全Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、信息外網(wǎng)進行部署，如圖1所示。其中，現(xiàn)貨市場核心的出清計算等功能屬于非控制生產(chǎn)類應(yīng)用部署在安全Ⅱ區(qū)，Ⅲ區(qū)主要是結(jié)合管理類需求，部署評估分析與模擬推演類功能。涉及與互聯(lián)網(wǎng)市場成員申報發(fā)布等交互類功能要通過物理隔離進行安全防護。

1.3 功能架構(gòu)

系統(tǒng)功能設(shè)計采用分層架構(gòu)設(shè)計，從下往上分別為基礎(chǔ)平臺層、管理服務(wù)層、市場應(yīng)用層、市場仿真層、綜合展示層，層與層之間、功能模塊之間采用服務(wù)化訪問調(diào)用，實現(xiàn)系統(tǒng)模塊間松耦合與可擴展性，如圖2所示。

1)基礎(chǔ)平臺層?；A(chǔ)平臺層各類基礎(chǔ)平臺相關(guān)功能與服務(wù)組成，整體上可利用現(xiàn)存的傳統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)。隨著近年ICT發(fā)展，平臺層應(yīng)借鑒互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)理念，基于“云”技術(shù)架構(gòu)，采用虛擬化、分布式等技術(shù)，建立基礎(chǔ)設(shè)施層(infrastructure as a service,IaaS)和平臺層(platform as a service,PaaS)，為上層應(yīng)用功能提供基礎(chǔ)服務(wù)和組件[15]。

2)管理服務(wù)層。針對電力現(xiàn)貨市場系統(tǒng)自身應(yīng)用提供考慮安全約束的機組組合(security constrained unit commitment,SCUC)與考慮約束的經(jīng)濟調(diào)度(security constrained economic dispatch,SCED)優(yōu)化、安全校核等公共服務(wù)、核心算法和市場管理服務(wù)和工具，組成了市場系統(tǒng)基礎(chǔ)運行環(huán)境和應(yīng)用搭建平臺。

3)市場應(yīng)用層。市場應(yīng)用層依賴管理服務(wù)層提供的核心算法、市場模型及公共服務(wù)，按照業(yè)務(wù)流程需要實現(xiàn)現(xiàn)貨市場主要業(yè)務(wù)功能，包括中長期交易計劃管理及電量分解、長周期機組組合、日前市場、日內(nèi)計劃、實時市場、市場結(jié)算、評估分析等功能。

4)市場仿真層?；谝惑w化現(xiàn)貨市場系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù)開展市場模擬仿真。

圖1 電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of technical support system for electricity spot market

圖2 電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.2 Function architecture of technical support system for electricity spot market

5)綜合展示層。借助各類圖表、圖像、控件等可視化展示技術(shù)系統(tǒng)對外提供現(xiàn)貨市場出清及分析結(jié)果數(shù)據(jù)，并對外展示與發(fā)布。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 一體化支撐平臺

電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)一體化支撐平臺為現(xiàn)貨市場系統(tǒng)各項應(yīng)用提供穩(wěn)定、易用、高效的基礎(chǔ)運行環(huán)境，兼具調(diào)度實時運行監(jiān)控特點和交易支持系統(tǒng)特點，在模型、數(shù)據(jù)、功能等方面需要與EMS、OMS及中長期交易等相關(guān)系統(tǒng)實現(xiàn)互操作。

1)高性能與高可靠。針對高頻、高密度、海量的電網(wǎng)運行及市場運營數(shù)據(jù)，采用面向大數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)存儲與訪問機制，支持大規(guī)模市場用戶交互訪問及市場運行計算要求，并通過負(fù)載均衡、多機集群、異地互備與同城雙活等技術(shù)手段提升系統(tǒng)高可靠性運行。

2)靈活擴展易集成。建立靈活可擴展的架構(gòu)體系，利用微服務(wù)、虛擬化、容器等最新技術(shù)[15-16]，將低耦合、高重用、獨立高頻調(diào)用的功能模塊微服務(wù)化，根據(jù)現(xiàn)貨市場業(yè)務(wù)需求對相關(guān)功能基于服務(wù)和微服務(wù)整合封裝和虛擬化容器化部署，即插即用適應(yīng)現(xiàn)貨市場中交易品種及市場模式變化要求，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)功能靈活集成，提高技術(shù)支持系統(tǒng)運行可靠性和問題排查、現(xiàn)場部署升級效率。

3)立體安全防護體系。針對現(xiàn)貨系統(tǒng)面臨著接入用戶多、接入方式多樣、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、安全要求等級高等挑戰(zhàn)，從系統(tǒng)安全、業(yè)務(wù)安全、數(shù)據(jù)安全、接入安全等多方面建立全緯度安全防護體系。通過采用安全加密信道及身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)邊界防護、隔離裝置等安全措施，為業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)源認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)完整性驗證等多種安全功能，有效抵抗竊取網(wǎng)絡(luò)信息、篡改網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)重放攻擊，確保數(shù)據(jù)的安全性或通過網(wǎng)絡(luò)誘騙防止內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息等攻擊，構(gòu)建事前預(yù)防、事中監(jiān)測、事后審計全過程安全控制手段。

4)強交互體驗。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，各類大數(shù)據(jù)可視化展示技術(shù)突飛猛進，傳統(tǒng)的基于簡單表格、以數(shù)據(jù)詳細(xì)內(nèi)容為主的展現(xiàn)方式將難以滿足電力現(xiàn)貨市場系統(tǒng)應(yīng)用需要，需要利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提煉出市場運行各類關(guān)鍵性指標(biāo)數(shù)據(jù)，借助增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)、三維(three-dimensional,3D)、圖形聯(lián)動鉆取等可視化技術(shù)來對指標(biāo)進行全方位個性化展示，全景展示電力現(xiàn)貨市場運行態(tài)勢。

2.2 穩(wěn)定可靠的核心算法

1)市場出清模型算法

電力市場出清模型是進行資源優(yōu)化配置的核心引擎，依據(jù)發(fā)用電雙向競價市場價格信息，建立大規(guī)模電網(wǎng)安全約束機組組合和安全約束經(jīng)濟調(diào)度的優(yōu)化模型與電價出清模型[17]，適應(yīng)多種電源類型、考慮系統(tǒng)平衡、機組運行、電網(wǎng)安全、分區(qū)平衡等多種約束，基于高效的混合整數(shù)規(guī)劃算法，實現(xiàn)多時段耦合全局尋優(yōu)。由于各種原因，各地在出清規(guī)則上會存在差異，出清模型也需要根據(jù)規(guī)則和調(diào)度運行要求，對出清模型的約束條件和目標(biāo)函數(shù)進行調(diào)整和補充。

通過優(yōu)化求解可獲得節(jié)點邊際電價(locational marginal price,LMP)[18]，反映了電能在不同時空的價格信號。LMP是邊際電能價格、網(wǎng)損價格和阻塞價格的總和。邊際電能價格是在不考慮電網(wǎng)阻塞與網(wǎng)損情況下的全網(wǎng)無約束統(tǒng)一購電邊際成本，反映了電力實時平衡的物理特性；邊際阻塞價格是由電網(wǎng)阻塞造成的節(jié)點購電邊際成本分量，反映了電網(wǎng)輸電能力這一資源的稀缺性；邊際網(wǎng)損價格是由電力傳輸損耗造成的邊際成本，反映了電力有損傳輸?shù)奈锢硖匦?。LMP分析在國外電力市場中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)處于起步階段。

在電能市場優(yōu)化出清的基礎(chǔ)上,進一步建立電能與輔助服務(wù)聯(lián)合優(yōu)化模型,將電能量市場與調(diào)頻市場、運行備用市場等輔助服務(wù)市場的決策過程統(tǒng)一進行，將對核心模型的算法性能提出更高要求。

優(yōu)化算法是電力現(xiàn)貨市場優(yōu)化出清的核心，必須進行透徹驗證?？梢詮?節(jié)點、5節(jié)點等可明確優(yōu)化結(jié)果的簡單標(biāo)準(zhǔn)算例開始，從準(zhǔn)確性、收斂性、穩(wěn)定性、安全性等方面進行充分的對比分析，逐步發(fā)展到多節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜算例和實際電網(wǎng)算例進行驗證，經(jīng)過持續(xù)運行分析后方具備上線運行條件。

電力現(xiàn)貨市場牽涉到調(diào)度方式轉(zhuǎn)變，市場規(guī)則設(shè)計需要結(jié)合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運行特點，充分考慮在計劃體制下，運行部門長期以來在大規(guī)模電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行方面積累的大量經(jīng)驗。市場出清模型算法也要根據(jù)不同階段、不同主體對象參與市場方式，不斷進行適應(yīng)性建模調(diào)整。比如目前國內(nèi)在輸配電價核算已覆蓋網(wǎng)損條件下節(jié)點電價網(wǎng)損分量的處理、豐枯水季節(jié)對水電建模、調(diào)頻和調(diào)峰輔助服務(wù)市場與電能市場在初期如何相互配合協(xié)調(diào)建模等。

2)市場出清算法規(guī)則庫

基于對市場出清規(guī)則分析，將市場出清規(guī)則分解成多個可配置的出清算法、定價機制組成部件，通過不同出清算法和定價機制靈活組合形成出清算法規(guī)則庫，如圖3所示，可用于適應(yīng)不同地區(qū)下不同市場模式、不同交易品種的建設(shè)要求及市場過渡期政策及規(guī)則變化[19]。

圖3 市場出清規(guī)則庫功能結(jié)構(gòu)Fig.3 Function structure of market clearing rule library

3)基于組件庫的統(tǒng)一結(jié)算算法

結(jié)算業(yè)務(wù)與市場交易主體的經(jīng)濟利益緊密相關(guān)，直接影響到電力市場的平穩(wěn)運營。隨著市場主體日益豐富，交易模式更為靈活多樣，各個市場主體之間的利益關(guān)系更加錯綜復(fù)雜，從而對電力市場交易結(jié)算業(yè)務(wù)提出了新的挑戰(zhàn)，結(jié)算功能需要適應(yīng)各種結(jié)算規(guī)則的要求。

根據(jù)結(jié)算業(yè)務(wù)把結(jié)算功能分為結(jié)算算法、結(jié)算規(guī)則、結(jié)算元素、結(jié)算參數(shù)、結(jié)算類型等子模塊，所有子模塊都通過組件化方式進行實現(xiàn)，每個子模塊單獨配置，多個子模塊靈活組合形成業(yè)務(wù)需要的結(jié)算算法實例，并在結(jié)算業(yè)務(wù)過程中由結(jié)算計算引擎進行解析和調(diào)用，形成結(jié)算電量和電費等信息?；诮M件化的結(jié)算算法設(shè)計[20]，能夠靈活適應(yīng)節(jié)點價格、分區(qū)價格、系統(tǒng)邊際價格等多種定價機制，大用戶、售電公司、發(fā)電商等不同市場主體，電能、輔助服務(wù)以及金融輸電權(quán)、容量市場等不同電力市場商品結(jié)算需求。

2.3 全維度模型與數(shù)據(jù)管理

在引入市場化機制后，市場成員更加多樣化，包括發(fā)電企業(yè)、用戶、售電公司、調(diào)控機構(gòu)、交易機構(gòu)、監(jiān)管機構(gòu)等，各個市場成員之間、各個市場化業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)交互更加復(fù)雜多樣，對數(shù)據(jù)完整性、可靠性、一致性和時效性等提出了更高的要求。

1)全維度、動態(tài)市場模型管理

市場模型是電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)信息。通過全維度、動態(tài)市場模型管理,建立空間維度、時間維度統(tǒng)一的市場模型[21]，并能平穩(wěn)靈活地適應(yīng)因市場規(guī)則和業(yè)務(wù)變化引發(fā)的模型調(diào)整，是整個系統(tǒng)可用和實用的關(guān)鍵。

市場模型需要在空間維度上建立與電網(wǎng)模型關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)經(jīng)濟模型與物理模型的統(tǒng)一，為安全校核提供基礎(chǔ),如圖4所示。市場模型主要關(guān)注市場主體的經(jīng)濟和商業(yè)屬性，而電網(wǎng)物理模型主要關(guān)注設(shè)備或機組物理運行特性及其連接關(guān)系。二者的關(guān)聯(lián)也是電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)與EMS數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)。

在時間維度上，對所有市場模型建立時間可回溯的模型版本管理，確保模型全生命周期的管控，保證市場計算結(jié)果事后可反演，滿足審計要求。

電力市場相關(guān)業(yè)務(wù)的復(fù)雜性導(dǎo)致其業(yè)務(wù)需求及規(guī)則不確定性和多樣性，市場模型包含的屬性信息也會隨之發(fā)生變化。將市場模型屬性信息分別固定屬性和可擴展屬性兩部分，固定屬性采用固定存儲方式，一般為基本的、標(biāo)準(zhǔn)化的、常用的、不隨業(yè)務(wù)變化的模型屬性，可擴展屬性主要針對個性的、隨業(yè)務(wù)場景變化而變化的模型屬性，采用參數(shù)動態(tài)定義的通用存儲方式，實現(xiàn)模型屬性的動態(tài)擴展。

圖4 市場主體建模示意圖Fig.4 Schematic diagram of market entity model

2)多場景應(yīng)用數(shù)據(jù)管理

在市場出清等環(huán)節(jié)需要基于大量運營數(shù)據(jù)進行計算分析，不同場景下需要獲取不同的應(yīng)用數(shù)據(jù)并集合為一個整體形成案例。多場景應(yīng)用數(shù)據(jù)管理用于提供一種案例管理工具，根據(jù)不同交易品種和業(yè)務(wù)需求，自動抽取相關(guān)數(shù)據(jù)形成完整的計算分析的數(shù)據(jù)環(huán)境，如基于短期預(yù)測數(shù)據(jù)用于日前市場出清的日前場景案例、基于超短期預(yù)測數(shù)據(jù)用于實時市場出清的實時場景案例、基于實測和歷史數(shù)據(jù)用于研究分析的事后場景案例等。多場景應(yīng)用數(shù)據(jù)管理是市場運營和市場監(jiān)管等相關(guān)人員解決電力市場交易計劃追溯、事后分析和審計的關(guān)鍵技術(shù)。

在多場景應(yīng)用數(shù)據(jù)管理中，如圖5所示，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，通過靈活可配置的場景數(shù)據(jù)抽取規(guī)則把各類數(shù)據(jù)抽取到案例數(shù)據(jù)表中，針對計算場景需求形成案例，在案例環(huán)境中根據(jù)需要調(diào)用出清等相關(guān)服務(wù)進行分析計算。所有案例獨立存儲，支持保存、重命名、導(dǎo)入、導(dǎo)出、存檔和檢索等功能，最終選為發(fā)布的案例將歸檔封存。

在進行事前行為測試及事后評估分析時，可以利用多場景應(yīng)用數(shù)據(jù)管理可以同時形成多套計算案例，案例之間僅有局部數(shù)據(jù)設(shè)置差異，多套案例在不同計算環(huán)境中計算，通過算例輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果的多場景差異性對比，可以為市場運行人員找出這些數(shù)據(jù)變化帶來的影響提供量化分析依據(jù)。

3)全過程數(shù)據(jù)質(zhì)量管理

各類外部數(shù)據(jù)接入質(zhì)量直接影響后續(xù)市場出清結(jié)果準(zhǔn)確性、合理性及可執(zhí)行性，因而對EMS等外部應(yīng)用提出更高要求，如EMS實時采集數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計斷面數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測的精度、校核限額和檢修計劃的規(guī)范電子化等。必須對這些外部接入數(shù)據(jù)進行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗,盡量避免數(shù)據(jù)質(zhì)量問題影響市場正常運行。通過挖掘市場業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特點及內(nèi)在邏輯聯(lián)系，建立全面、豐富、可靈活配置的數(shù)據(jù)校驗及校正專家規(guī)則庫[22]，由數(shù)據(jù)校驗引擎在數(shù)據(jù)接入時根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)校驗規(guī)則對數(shù)據(jù)進行全面甄別、校驗并對壞數(shù)據(jù)進行校正，對不滿足校驗規(guī)則的數(shù)據(jù)進行告警并采用一定的校正措施，當(dāng)數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重錯誤時則不進入市場數(shù)據(jù)庫，確保進入市場數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)滿足市場計算要求。

圖5 多場景數(shù)據(jù)管理Fig.5 Multi-scenario data management

數(shù)據(jù)校驗規(guī)則庫采用了服務(wù)化插件方式實現(xiàn)，靈活支撐數(shù)據(jù)種類及其對應(yīng)校驗規(guī)則配置。各類數(shù)據(jù)接入過程中所產(chǎn)生的校驗告警與錯誤日志進行存檔記錄，定期通過數(shù)據(jù)審計功能對所有外部數(shù)據(jù)進行階段質(zhì)量分析，并結(jié)合一定的數(shù)據(jù)質(zhì)量評分原則形成數(shù)據(jù)質(zhì)量量化指標(biāo)。

2.4 全景評估分析

根據(jù)市場監(jiān)管和運營分析的需求，建立科學(xué)、全面的市場評價指標(biāo)體系，涵蓋市場與電網(wǎng)運行等各個方面，全景反映現(xiàn)貨市場運行狀況及未來發(fā)展趨勢，提前預(yù)判市場潛在運行風(fēng)險。

基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從市場結(jié)構(gòu)、市場安全、市場運營、市場效益、市場力、調(diào)度運行等方面，對市場運營、電網(wǎng)運行、市場注冊、市場結(jié)算、市場成員行為記錄等海量數(shù)據(jù)進行全景評估分析和深度挖掘。

1)市場結(jié)構(gòu)評估分析，包括市場集中度、TOP-m份額指標(biāo)、供應(yīng)剩余率、市場競爭空間等指標(biāo)分析。

2)市場安全性評估分析，包括短期安全性指標(biāo)分析、長期性安全性指標(biāo)分析、發(fā)電容量充裕度分析、輸電容量充裕度分析等。

3)市場運營評估分析，包括市場申報參量指標(biāo)分析、供需指標(biāo)分析和成交指標(biāo)分析等。

4)市場效益評估分析，包括現(xiàn)電價類指標(biāo)分析、節(jié)能減排指標(biāo)分析、容量利用率指標(biāo)分析等。

5)市場力分析，包括事前行為測試和事后影響分析，當(dāng)市場報價未通過市場力檢測分析時，采取一定市場力抑制措施后方可參與市場出清，移植措施包括采用核定的成本或報價最高限價來替換市場報價。

6)調(diào)度運行指標(biāo)分析，包括預(yù)測準(zhǔn)確率、計劃執(zhí)行情況、機組調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、啟停履約率等指標(biāo)分析。

2.5 仿真模擬推演

在統(tǒng)一平臺支撐基礎(chǔ)上，建立電力市場仿真模擬環(huán)境，實現(xiàn)電力現(xiàn)貨市場多交易品種、多交易周期、多市場規(guī)則、多市場角色報價行為的仿真模擬推演，滿足市場規(guī)則評估、運營模擬、系統(tǒng)功能測試驗證和運營人員培訓(xùn)教學(xué)[23]等業(yè)務(wù)需求。

仿真模擬推演主要包括電網(wǎng)仿真模擬、市場規(guī)則仿真模擬、市場行為仿真模擬，共同形成電力市場仿真模擬環(huán)境，如圖6所示，并通過市場仿真模擬運行及結(jié)果分析形成閉環(huán)。

圖6 模擬推演仿真Fig.6 Deduction simulation

市場成員行為仿真具有博弈特征，是市場仿真建模的核心問題，主要采用智能代理等技術(shù)，模擬不同類別市場主體通過對市場信息和行為的反饋進行學(xué)習(xí)，不斷調(diào)整報價決策的過程。市場規(guī)則仿真主要對交易品種、競價規(guī)則和出清規(guī)則的仿真，模擬相關(guān)參數(shù)修改調(diào)整后對市場成員的影響。電網(wǎng)仿真主要對電網(wǎng)設(shè)備進行模擬操作，主要用于模擬調(diào)度運行操作對電網(wǎng)和市場運行的影響，并量化評估在此過程中各主體損益情況，可以為規(guī)則細(xì)則調(diào)整和系統(tǒng)實用化提供量化依據(jù)。

市場模擬運行提供支持模擬不同周期、不同交易品種的市場在時序上并行運行和順序運行調(diào)度技術(shù)，通過設(shè)定不同市場下市場業(yè)務(wù)流程模版，構(gòu)建多個市場運行實例，根據(jù)業(yè)務(wù)流程執(zhí)行順序自動觸發(fā)和人工激活市場流程，依次完成每個市場運行實例中的需求發(fā)布、市場報價、市場出清、信息發(fā)布、結(jié)算等流程節(jié)點。同時對每個市場運行實例的各個環(huán)節(jié)進行動態(tài)監(jiān)視，實時顯示市場實例運行中出現(xiàn)告警異常等信息。

3 結(jié)語

隨著電力體制改革全面深化，電力中長期交易規(guī)模不斷擴大，加快電力現(xiàn)貨市場建設(shè)，逐步成為業(yè)界共識。國內(nèi)在市場運行機制規(guī)則以及技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)尚處于摸索階段，成敗優(yōu)劣亦需要更長時間來檢驗。本文結(jié)合近期的實踐，就電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行初步探討，為國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)提供參考。

目前，基于本文設(shè)計思路的技術(shù)支持系統(tǒng)已在南方(以廣東起步)、華東、西北、蒙西、甘肅等地區(qū)的電力現(xiàn)貨市場、跨區(qū)現(xiàn)貨市場以及調(diào)頻、調(diào)峰輔助服務(wù)市場建設(shè)中采用，并通過模擬運行分析對市場運行規(guī)則和技術(shù)支持系統(tǒng)進行快速靈活調(diào)整，取得了良好效果。

本文在完成過程中，受到國電南瑞科技股份有限公司科技項目(WBS524609170038)的資助，謹(jǐn)此致謝。