胡晨旭，孫大雁，關(guān) 立，陶洪鑄，羅治強，常乃超

（1.中國電力科學研究院有限公司,北京市 100192；2.電力調(diào)度自動化技術(shù)研究與系統(tǒng)評價北京市重點實驗室,北京市 100192；3.國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心,北京市 100031）

0 引言

2015 年,《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》中要求進一步深化電力體制改革,完善跨省跨區(qū)電力市場交易機制,標志著中國新一輪電改拉開大幕［1-3］。中國電力市場建設(shè)穩(wěn)步推進,在省間和省內(nèi)現(xiàn)貨市場等多個方面均取得了階段性成效［4-5］。

隨著電力市場的深入推進,國內(nèi)學者開展了大量的電力市場研究工作。在市場總體設(shè)計方面,對歐美電力市場進行了深入研究［6-8］,為中國電力市場建設(shè)提出了建議；在跨省區(qū)電力現(xiàn)貨交易方面,提出了中國跨省區(qū)電力交易發(fā)展途徑和交易機制［9-13］,并開展了跨區(qū)域省間富余可再生能源現(xiàn)貨市場設(shè)計的研究［14］。

在實踐層面,以美國和歐洲國家為代表的國外電力市場,在跨?。▏┈F(xiàn)貨市場集中交易的組織與出清方式等方面,與省間電力現(xiàn)貨交易存在一定差異。美國7 個區(qū)域電力市場中,日前和實時市場統(tǒng)一組織、集中出清,區(qū)域之間只開展中長期雙邊交易。歐洲統(tǒng)一電力日前市場采用跨國集中出清、分價區(qū)定價的模式。在中國,自2017 年起,跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易投入試運營,截至2021 年底,市場連續(xù)運行超過4 年,有效促進了可再生能源大范圍消納,為省間電力現(xiàn)貨市場建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。

國外的理論研究和實踐成果為研發(fā)國內(nèi)省間電力現(xiàn)貨交易運營技術(shù)提供了良好的借鑒價值,但由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)度體系等方面存在差異,仍需在中國已有的實踐基礎(chǔ)上,進一步開展市場機制和技術(shù)創(chuàng)新。與跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易相比,省間電力現(xiàn)貨交易進一步拓展了交易范圍、增加了市場主體、提高了交易頻次,僅依靠跨區(qū)域省間富余可再生能源現(xiàn)貨市場的技術(shù)基礎(chǔ),難以支撐省間電力現(xiàn)貨交易高效穩(wěn)定運營,仍需深入研究交易組織所需的功能框架和關(guān)鍵技術(shù)。

為此,本文首先分析了省間電力現(xiàn)貨交易面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)；然后,設(shè)計了交易運營功能框架,提出了市場運營所需的關(guān)鍵技術(shù)；最后,展望了省間電力現(xiàn)貨交易運營技術(shù)的發(fā)展方向。

1 省間電力現(xiàn)貨交易面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

1.1 省間電力現(xiàn)貨市場建設(shè)基礎(chǔ)

中國能源資源與負荷中心呈逆向分布,隨著中東部負荷和西北、華北、東北（簡稱“三北”）地區(qū)新能源裝機規(guī)模持續(xù)增長,電力電量平衡及清潔能源消納僅依賴本省、本區(qū)域已難以為繼,客觀上要求構(gòu)建大電網(wǎng)、大市場,實現(xiàn)資源大范圍優(yōu)化配置。與此同時,國家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營區(qū)內(nèi)的跨省跨區(qū)輸電能力已超300 GW,為開展省間電力交易提供了堅實的物理基礎(chǔ)。

1.2 省間電力現(xiàn)貨交易機制

省間電力現(xiàn)貨交易是在落實跨省跨區(qū)中長期交易基礎(chǔ)上,在送受端開展預(yù)計劃后,當送端有富余能力、通道有剩余空間、受端有購電需求時,組織送受端市場主體自主報量報價,在日前、日內(nèi)市場集中競價,以社會福利最大化為目標,實現(xiàn)電力余缺互濟和清潔能源大范圍消納［15］。

1.2.1 市場主體及范圍

省間電力現(xiàn)貨交易支持符合準入條件的所有市場主體開展跨省電力現(xiàn)貨交易,參與主體涵蓋水、火、風、光、核等各類型電源,市場初期由電網(wǎng)企業(yè)代理電力用戶參與購電。未來,將有序推動符合準入要求的售電公司和電力大用戶參與。交易范圍覆蓋國家電網(wǎng)有限公司和內(nèi)蒙古電力有限責任公司范圍內(nèi)全部省間交易。

1.2.2 交易品種及周期

省間電力現(xiàn)貨交易包括日前交易和日內(nèi)交易,交易品種為電能量交易,每15 min 為一個交易時段。日前交易按日開展次日全天96 個交易時段的省間電力現(xiàn)貨交易。日內(nèi)交易以2 h 為一個固定交易周期,開展省間日內(nèi)現(xiàn)貨交易。在固定交易周期內(nèi),可組織臨時交易,通過增加日內(nèi)交易頻次,進一步滿足新增富余電力外送需求和購電需求。

1.2.3 出清機制

省間電力現(xiàn)貨交易出清及定價機制不同于省內(nèi)電力現(xiàn)貨市場,需要充分考慮中國跨省跨區(qū)輸配電價機制特點。在出清中,考慮購售雙側(cè)報價及輸電成本,以社會福利最大化為目標,在滿足購售電力約束、輸電通道容量、輸電通道爬坡等約束的條件下,求解最優(yōu)交易組合,出清得到購售側(cè)成交電力和成交價格。

1.3 市場建設(shè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

省間電力現(xiàn)貨交易以中國特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)為載體,具有交易范圍廣、交易方向靈活、市場主體多、協(xié)同運營組織難度高、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、電網(wǎng)運行約束復雜等特點。市場建設(shè)主要面臨以下技術(shù)挑戰(zhàn):

1）支撐多運營機構(gòu)間高效協(xié)同組織。省間電力現(xiàn)貨交易組織涉及市場運營機構(gòu)多,組織流程鏈條長,各流程時間節(jié)點銜接緊密。省間電力現(xiàn)貨交易涉及國、網(wǎng)、省三級調(diào)度機構(gòu),以及北京電力交易中心和各省級交易中心,是目前在運的電力現(xiàn)貨市場中涉及運營機構(gòu)數(shù)量最多的市場。各運營機構(gòu)協(xié)作支撐覆蓋范圍內(nèi)市場主體參與交易,需要在短時間內(nèi)協(xié)同完成信息公告、交易申報、市場出清和結(jié)果發(fā)布等多個交易環(huán)節(jié),對機構(gòu)間協(xié)同運營的高效性、可靠性提出了極高要求。

2）市場出清模型構(gòu)建和高效求解難度高。省間電力現(xiàn)貨交易以跨省區(qū)特高壓交直流輸電網(wǎng)為載體,該網(wǎng)絡(luò)由特高壓交直流輸電通道混聯(lián)構(gòu)成。由于直流系統(tǒng)引入大量電力電子設(shè)備,傳統(tǒng)的交流網(wǎng)絡(luò)模型難以直接應(yīng)用于省間電力現(xiàn)貨交易出清計算。為最大化提升資源配置能力,省間電力現(xiàn)貨交易需要開展全域、全通道、雙向的集中出清。出清中需要考慮購售雙側(cè)報價、輸電費用、網(wǎng)損等多重因素,解決輸電潮流轉(zhuǎn)移因子、成本參數(shù)與輸電路徑強關(guān)聯(lián)性問題,構(gòu)建考慮通道限額、電力流、交易流等耦合約束的出清模型,模型構(gòu)建復雜。同時,還需要解決海量交易組合的高效求解難題。

3）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)省間和省內(nèi)安全運行約束難度大。省間電力現(xiàn)貨交易覆蓋不同調(diào)度機構(gòu)管轄范圍內(nèi)的多類市場主體,購售雙方達成交易的輸電距離遠,交易形成的穿越潮流會對途經(jīng)的省級電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)和跨省跨區(qū)專項輸電工程產(chǎn)生影響。各級電網(wǎng)和跨省跨區(qū)專項輸電工程的安全運行約束耦合關(guān)系復雜,省內(nèi)安全約束不僅會限制本省市場主體的成交量,還會限制跨省區(qū)交易成交量。為保證省間電力現(xiàn)貨交易結(jié)果的可執(zhí)行性,需要研發(fā)國、網(wǎng)、省三級調(diào)度機構(gòu)協(xié)同校核和處置技術(shù),統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各類市場結(jié)果對電網(wǎng)運行的影響,避免各級市場間往復迭代,提升電力市場總體運行效率。

4）亟須提升基于大規(guī)模市場數(shù)據(jù)的輔助分析決策能力。省間電力現(xiàn)貨交易涉及市場主體多、范圍廣,是全國統(tǒng)一電力市場體系的重要組成部分,與各層次市場銜接關(guān)系緊密。一方面,省間電力現(xiàn)貨交易以省間中長期交易結(jié)果為邊界；另一方面,省間電力現(xiàn)貨交易出清結(jié)果又是各區(qū)域輔助市場和各省級市場的邊界條件。為了保證市場高效穩(wěn)定運行,需要統(tǒng)籌考慮各層次市場運行情況,充分挖掘海量市場數(shù)據(jù),開展市場風險防控、評估分析和模擬推演工作,為保證市場連續(xù)穩(wěn)定運營和市場機制的不斷完善提供技術(shù)支撐。

2 省間電力現(xiàn)貨交易運營功能框架設(shè)計

2.1 運營功能框架設(shè)計

省間電力現(xiàn)貨交易組織流程長、涉及調(diào)度和交易機構(gòu)多,需要規(guī)范省間電力現(xiàn)貨交易技術(shù)支持系統(tǒng)與現(xiàn)有應(yīng)用的交互內(nèi)容和交互方式,解決各地差異化運行需求和各機構(gòu)間高效協(xié)同組織的難題。本文提出“統(tǒng)一設(shè)計建設(shè)、分區(qū)分級部署”的運營功能框架設(shè)計思路。

省間電力現(xiàn)貨交易技術(shù)支持系統(tǒng)是省間電力現(xiàn)貨交易運營組織的核心系統(tǒng),包括日前市場、日內(nèi)市場等10 個應(yīng)用功能。系統(tǒng)基于規(guī)范化市場模型、數(shù)據(jù)交互接口和服務(wù)調(diào)用方式進行統(tǒng)一設(shè)計,采用廣域消息總線、廣域服務(wù)總線等協(xié)同交互技術(shù),實現(xiàn)與各級調(diào)度計劃類應(yīng)用、全國統(tǒng)一電力市場交易平臺的即時交互,統(tǒng)一匯集市場邊界和申報數(shù)據(jù),保障技術(shù)支持系統(tǒng)內(nèi)市場出清、風險管控、評估分析等各類應(yīng)用可靠運行。

按照各市場運營機構(gòu)在省間電力現(xiàn)貨交易運營中的職責定位,統(tǒng)籌考慮功能復用性、擴展性和易維護性,采用分區(qū)分級方式部署系統(tǒng)功能［16］。省間電力現(xiàn)貨交易運營功能框架如圖1 所示。

圖1 運營功能架構(gòu)圖Fig.1 Operation functional architecture diagram

在安全Ⅱ區(qū)部署市場運營核心功能,包括日前/日內(nèi)市場、風險管控等模塊,可與國調(diào)和網(wǎng)調(diào)調(diào)度計劃類應(yīng)用、北京交易中心相關(guān)功能交互；在省調(diào)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布式部署日前和日內(nèi)市場配套功能,可與省調(diào)調(diào)度計劃類應(yīng)用和省級交易中心相關(guān)功能交互。在安全Ⅲ區(qū)部署市場輔助分析功能,包括模擬推演和評估分析等模塊。在信息內(nèi)網(wǎng)及外網(wǎng),基于全國統(tǒng)一電力市場交易平臺部署省間電力現(xiàn)貨交易的申報發(fā)布等功能［17］。

2.2 基于廣域分布式并行技術(shù)的數(shù)據(jù)流設(shè)計

大規(guī)模市場主體參與后,面臨著海量交易申報、申報校核和信息發(fā)布的時效性問題。為解決此問題,設(shè)計了基于廣域分布式并行技術(shù)的數(shù)據(jù)流,按照多級分布式并行方式,分別設(shè)置一級計算節(jié)點和若干二級計算節(jié)點,計算節(jié)點間通過廣域網(wǎng)連接,采用廣域消息總線進行數(shù)據(jù)交互和任務(wù)分發(fā),如圖2所示。

根據(jù)市場主體所屬地理位置,分配其申報數(shù)據(jù)接入的二級計算節(jié)點。各二級節(jié)點并行開展申報數(shù)據(jù)校核和匯總計算,并將校核和匯總后的申報數(shù)據(jù)發(fā)送至一級計算節(jié)點。一級計算節(jié)點匯集申報數(shù)據(jù)后,進行出清計算,將出清結(jié)果按照地域關(guān)聯(lián)性分發(fā)至各二級節(jié)點。二級節(jié)點將匯總出清結(jié)果分解并向市場主體發(fā)布。

采用上述方法后,可實現(xiàn)申報數(shù)據(jù)的高效校核和匯集、出清結(jié)果數(shù)據(jù)的快速分解,減少大規(guī)模數(shù)據(jù)集中處理環(huán)節(jié),解決計算資源要求高、單點故障影響市場整體運行的問題。

3 省間電力現(xiàn)貨交易運營技術(shù)

針對面臨的技術(shù)挑戰(zhàn),研發(fā)了廣域協(xié)同交互、省間電力現(xiàn)貨交易出清、多階段安全校核、全過程輔助決策分析等技術(shù),涵蓋了基礎(chǔ)共用服務(wù)、市場出清、安全管控和決策分析等不同方面,有力支撐了省間電力現(xiàn)貨交易高效穩(wěn)定運行。

3.1 支撐多機構(gòu)運營的廣域協(xié)同交互技術(shù)

面向省間電力現(xiàn)貨交易業(yè)務(wù)特點,研發(fā)了跨系統(tǒng)、跨調(diào)度層級、跨安全區(qū)的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)技術(shù)。

3.1.1 廣域服務(wù)交互技術(shù)

采用廣域服務(wù)代理技術(shù),建立國、網(wǎng)、省三級調(diào)度機構(gòu)與應(yīng)用服務(wù)站點的廣域數(shù)據(jù)交互通道。采用通道狀態(tài)實時監(jiān)視、通道故障自動切換等技術(shù),保障了服務(wù)調(diào)用的穩(wěn)定性和可靠性,提升了功能標準化和復用度水平,減少了異地系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互,提高了多級調(diào)度協(xié)同運營的便捷性。

3.1.2 廣域消息分發(fā)與訂閱技術(shù)

通過建立橫向（跨安全區(qū)）、縱向（跨調(diào)度層級）的安全可靠數(shù)據(jù)共享機制,在保證數(shù)據(jù)傳輸實時性的同時,減少數(shù)據(jù)冗余傳輸、提升傳輸效率。通過提供回執(zhí)確認、失敗重傳等機制,顯著提升數(shù)據(jù)可靠性。同時,針對省間電力現(xiàn)貨交易業(yè)務(wù)特點,對敏感數(shù)據(jù)進行脫敏加密,保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

3.2 支撐全域雙向交易的省間現(xiàn)貨交易出清技術(shù)

省間電力現(xiàn)貨交易具有交易范圍廣、參與主體多、流程銜接緊湊等特點［18］,出清計算需要滿足省間電力現(xiàn)貨交易出清時間和可靠性要求［19-20］。

3.2.1 基于交易組合經(jīng)濟性的降維技術(shù)

隨著特高壓輸電工程陸續(xù)投運、市場主體不斷增多,市場出清求解規(guī)模呈指數(shù)級上升,求得最優(yōu)解需要的計算量與存儲空間的增長速度非常快,易產(chǎn)生賣電、買電和路徑的“組合爆炸”問題。在解空間規(guī)模不可控的情況下,傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃算法難以在短時間內(nèi)求得最優(yōu)解。為解決此問題,可根據(jù)各節(jié)點成員報價,動態(tài)生成基于節(jié)點間可行交易路徑的交易組合集合,考慮買賣方報價及輸電費用,計算交易組合經(jīng)濟性。按照交易組合經(jīng)濟性,定位最優(yōu)解搜索方向,加快模型求解速度。

3.2.2 并行計算出清技術(shù)

根據(jù)省間電力現(xiàn)貨交易出清計算的特點,分析了并行計算技術(shù)的適用性,通過將輸電通道爬坡約束轉(zhuǎn)化為輸電通道分時容量約束,實現(xiàn)了時段耦合約束的解耦?？紤]輸電通道上限、下限和預(yù)計劃等約束,以成交電力調(diào)整最小為目標,滾動調(diào)整通道分時容量約束。采用基于邊界條件掃描的計算任務(wù)調(diào)度方法,實現(xiàn)了面向彈性交易時段的省間電力交易并行出清技術(shù)。

3.2.3 多活計算服務(wù)技術(shù)

基于廣域服務(wù)總線技術(shù),設(shè)計了多活出清計算服務(wù)模式,計算服務(wù)流程圖如圖3 所示。采用服務(wù)化方式封裝出清計算功能,實時監(jiān)測異地多主機下的出清計算服務(wù)狀態(tài),支持按照順序、隨機等不同策略選擇出清計算服務(wù),避免調(diào)用離線或忙碌狀態(tài)的服務(wù),減少無效調(diào)用和調(diào)用等待時間,實現(xiàn)在線出清計算服務(wù)的最優(yōu)選擇,保證了出清計算的可靠性。

圖3 多活并行出清計算服務(wù)流程圖Fig.3 Flow chart of multi-activity parallel clearing computing service

3.3 基于模型重構(gòu)技術(shù)的多階段安全校核

省間電力現(xiàn)貨交易涉及多種電壓等級電網(wǎng),若采用全模型進行出清和校核,計算規(guī)模相當于全部省級市場的集合,出清和校核復雜度極高［21-22］。若采用大電網(wǎng)分解協(xié)調(diào)算法,則可能會出現(xiàn)迭代振蕩甚至不收斂的問題,且迭代信息交互過程會累積較多的通信延時,算法整體耗時較長,難以滿足市場運行時效性要求。

省間電力現(xiàn)貨交易采用多階段分層次的校核架構(gòu),實現(xiàn)電網(wǎng)安全約束校核的串行化。按照省間電力現(xiàn)貨交易組織流程,可分為出清前、出清中和出清后3 個階段進行校核,如圖4 所示。

圖4 多階段校核示意圖Fig.4 Schematic diagram of multi-stage check

在省間電力現(xiàn)貨交易出清前,省調(diào)使用220 kV及以上電網(wǎng)詳細模型,對省內(nèi)市場主體的申報數(shù)據(jù)進行預(yù)校核,解決因局部電網(wǎng)阻塞帶來的交易執(zhí)行問題。

在省間電力現(xiàn)貨交易出清時,國調(diào)將省內(nèi)電網(wǎng)、競價分區(qū)的關(guān)鍵信息聚合,形成規(guī)模下降但不失精度的等值模型?？紤]各通道網(wǎng)損率的差異性,計算模型中斷面潮流分布系數(shù),保證跨區(qū)潮流計算精度。在出清過程中,判斷通道可用輸電能力（available transfer capability,ATC）進行約束校核,出清結(jié)果疊加至輸電通道預(yù)計劃后,再開展基于全網(wǎng)模型的安全校核。

在省間電力現(xiàn)貨交易出清后,網(wǎng)調(diào)基于全網(wǎng)完整模型,對各層級市場的總出清結(jié)果進行區(qū)域交流同步電網(wǎng)安全校核及越限處置。

3.4 基于模塊柔性聯(lián)動的全過程輔助決策分析技術(shù)

3.4.1 市場運營全景監(jiān)測與風險預(yù)警技術(shù)

1）多層級現(xiàn)貨市場運營狀態(tài)全景監(jiān)測技術(shù)

采用云技術(shù)對省間電力現(xiàn)貨交易和各省級電力現(xiàn)貨市場數(shù)據(jù)進行集中整合和全景展示,實現(xiàn)電力現(xiàn)貨市場的實時動態(tài)分析與運行狀態(tài)監(jiān)測,為指導省間、省級現(xiàn)貨市場建設(shè)與運營提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）多模塊柔性聯(lián)動的市場風險預(yù)警技術(shù)

基于廣域協(xié)同交互技術(shù),針對不同的市場風險場景,將申報發(fā)布、模型與數(shù)據(jù)管理、出清計算等業(yè)務(wù)功能組件,與風險識別、風險告警和風險管控等風險預(yù)警組件進行柔性組合,自定義編排各風險場景所需的數(shù)據(jù)流和服務(wù)流,將風險預(yù)警嵌入市場運營組織的各關(guān)鍵環(huán)節(jié),有效提升風險預(yù)警的及時性。模塊間的聯(lián)動關(guān)系如圖5 所示。

圖5 多模塊柔性聯(lián)動的市場風險預(yù)警功能圖Fig.5 Function diagram of market risk warning for flexible linkage of multiple modules

3.4.2 多情景長周期模擬推演技術(shù)

通過設(shè)定場景參數(shù),基于歷史網(wǎng)絡(luò)模型、市場申報數(shù)據(jù)和輸電通道數(shù)據(jù),自動對長周期時序數(shù)據(jù)進行批量調(diào)整,模擬構(gòu)建交易場景?；趶V域協(xié)同交互技術(shù),整合模擬推演和評估分析功能,實現(xiàn)對長周期模擬推演結(jié)果的多維度指標計算和對比分析。

4 工程應(yīng)用

國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心組織中國電力科學研究院有限公司建設(shè)的省間電力現(xiàn)貨交易技術(shù)支持系統(tǒng)已投入試運行。該系統(tǒng)應(yīng)用本文所提運營技術(shù)進行設(shè)計和建設(shè),有效提升了市場運營組織能力。

在多運營機構(gòu)協(xié)同方面,采用廣域協(xié)同交互技術(shù)后,國調(diào)和網(wǎng)調(diào)市場運營人員可在同一套系統(tǒng)中按權(quán)查看和維護市場信息,避免了數(shù)據(jù)在多套系統(tǒng)中存儲和查詢,減少了多套系統(tǒng)間數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)解析入庫的交互環(huán)節(jié),數(shù)據(jù)查詢和傳輸效率由原來的分鐘級提升至秒級。

在市場出清方面,實現(xiàn)國家電網(wǎng)和蒙西電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)任意兩省之間均可開展交易,可交易路徑超過3 萬條,所有跨區(qū)通道均可開展正向和反向雙向交易,極大地提升了省間電力現(xiàn)貨交易大范圍資源配置能力。采用本文所提技術(shù),解決了市場成員和交易路徑增長帶來的出清規(guī)模指數(shù)級增長問題,顯著降低了出清規(guī)模對系統(tǒng)內(nèi)存要求和出清效率的影響,出清計算時間在5 min 以內(nèi),實現(xiàn)了大規(guī)模交易組合的高效求解。表1 展示了不同出清規(guī)模下出清時間的變化情況,隨著求解變量數(shù)的提升,出清時間沒有顯著上升。

表1 出清規(guī)模與出清時間關(guān)系Table 1 Relationship between clearing scale and clearing time

表2 展示了本文所提算法與線性規(guī)劃法的性能對比情況。以迎峰度夏期間2022 年8 月12 日的實際數(shù)據(jù)為例,兩種方法社會福利一致,本文所提算法96 時段計算時間遠短于線性規(guī)劃法單時段計算時間,且所需內(nèi)存更小。

表2 算法性能對比Table 2 Comparison of algorithm performance

在安全校核方面,通過多階段安全校核設(shè)計,在保證電網(wǎng)安全、交易結(jié)果可執(zhí)行的前提下,實現(xiàn)多層次市場交易流程的串行運轉(zhuǎn),避免了不同層次市場出清的往復迭代,提升了市場整體組織效率。

在輔助決策分析方面,基于多情景長周期模擬推演技術(shù),實現(xiàn)對60 個交易日內(nèi)超600 個案例的自動模擬仿真和數(shù)據(jù)分析,為省間電力現(xiàn)貨交易限價優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。

5 展望

本文所述運營技術(shù)有力支撐了當前省間電力現(xiàn)貨交易的高效、穩(wěn)定運營,但省間電力現(xiàn)貨交易尚處于起步階段,市場出清和決策分析的技術(shù)需求與市場發(fā)展情況密切相關(guān),需要結(jié)合未來市場發(fā)展方向持續(xù)創(chuàng)新。未來,隨著跨省跨區(qū)專項工程的建設(shè)、市場交易量的提升、市場成員的增加和新型主體的發(fā)展,仍需在多類型主體參與市場、復雜約束下高效出清、輸配電價模式適應(yīng)性等方面持續(xù)開展市場出清和決策分析等運營技術(shù)研究。

在多類型主體參與市場方面,當前的省間電力現(xiàn)貨交易主要為發(fā)電側(cè)市場主體參與。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進,新能源占比不斷提升,其間歇性和波動性更加突出,迫切需要拓展更多類型市場主體參與交易,進一步挖掘全網(wǎng)各類資源調(diào)節(jié)潛力。因此,需要研究獨立儲能、虛擬電廠等靈活性調(diào)節(jié)資源參與市場的關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計多類型報價模式,構(gòu)建考慮獨立儲能、虛擬電廠等新型市場主體運行特性的出清模型,充分發(fā)揮市場主體調(diào)節(jié)能力,促進實現(xiàn)社會福利最大化。

在復雜約束下高效出清方面,隨著省間電力現(xiàn)貨雙向交易成交量的提升,成交結(jié)果可能對電網(wǎng)運行方式產(chǎn)生較大影響。因此,需要研究考慮復雜多直流動態(tài)耦合約束的優(yōu)化出清技術(shù),設(shè)計多直流通道限額的動態(tài)變化和耦合關(guān)系描述方法,構(gòu)建考慮時段耦合、多通道耦合約束的出清模型,綜合運用圖計算、動態(tài)規(guī)劃和靜態(tài)規(guī)劃等多種算法,研發(fā)支持海量交易組合的高性能優(yōu)化出清技術(shù),實現(xiàn)對超大規(guī)模解空間的快速求解。

在適應(yīng)不同跨省跨區(qū)輸配電價模式方面,當前的省間電力現(xiàn)貨交易中,跨區(qū)專項工程輸電價格采用單獨定價模式,該模式適用于送受端相對明確、潮流方向相對固定的交易場景。而隨著省間電力現(xiàn)貨交易在購售電角色靈活轉(zhuǎn)換、省間雙向交易等方面的機制和技術(shù)創(chuàng)新,省間電力現(xiàn)貨交易的送受端和潮流方向不再確定,需要探索不同跨省跨區(qū)輸配電價模式對省間電力現(xiàn)貨交易的影響。因此,需要提升適應(yīng)不同跨省跨區(qū)輸配電價模式的技術(shù)支撐能力,研究交易出清模型和算法改進方法,對比分析不同模型算法的適應(yīng)性,研發(fā)支持不同輸配電價模式的模擬推演和智能分析技術(shù),為電價模式的制定提供決策參考。

6 結(jié)語

市場建設(shè)與運營是一項對系統(tǒng)運行效率、安全性、自動化水平要求極高且高度復雜的系統(tǒng)工程。本文提出的省間電力現(xiàn)貨交易運營技術(shù),涵蓋了功能框架、廣域協(xié)同交互技術(shù)、市場優(yōu)化出清技術(shù)、市場運營監(jiān)測技術(shù)和模擬推演技術(shù),實現(xiàn)了多機構(gòu)高效協(xié)同運營、高性能優(yōu)化計算和海量數(shù)據(jù)智能分析,涵蓋申報發(fā)布、優(yōu)化出清、價格計算、交易執(zhí)行等運營功能,相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于省間電力現(xiàn)貨技術(shù)支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持28 家省級電網(wǎng)內(nèi)的6 000 多家經(jīng)營主體開展省間電力現(xiàn)貨交易,提升了系統(tǒng)可靠性、安全性和運行效率,在平臺服務(wù)、核心算法、計算能力和決策分析等方面取得了創(chuàng)新突破,保障了省間電力現(xiàn)貨交易合規(guī)穩(wěn)定運營。自2022 年1 月1 日省間電力現(xiàn)貨交易試運行以來,市場運行平穩(wěn),主體踴躍參與,在提升電力供應(yīng)能力、促進清潔能源消納、實現(xiàn)資源大范圍優(yōu)化配置等方面發(fā)揮了重要作用。為適應(yīng)未來海量市場主體參與省間電力現(xiàn)貨交易,需要持續(xù)提升市場運行效率,確保多層次統(tǒng)一電力市場高效協(xié)同運作,不斷在運營技術(shù)和交易機制等方面進行研究探索。