電力市場理論與技術

---電力市場運營系統王雁凌電力市場運營系統

〔國內常稱為電力市場技術支持系統〕1市場模式與市場運營系統

2典型電力市場運營系統功能配置

3我國電力市場運營系統總體結構

1市場模式與市場運營系統

電力市場運營系統內涵：電力市場運營系統是一套計算機數據處理系統，它根據電力市場模式，實現電力市場的規那么，以支持電力市場的運營，既保證電力市場的公平、公正和公開競爭，又保證電力系統的平安、穩定、優質和經濟運行。市場運營系統與市場模式的關系：電力系統的具體情況〔如：電網、電源、用戶〕和社會的具體情況〔如：政治、經濟、法律、文化、歷史等〕決定了當地電力市場的模式；而電力市場的模式又決定了市場的結構和運行規那么；進而市場結構、運行規那么及當時的技術水平共同決定了電力市場運營系統〔EMOS〕的構成及功能。反過來，電力市場運營系統又將影響市場結構和運行規那么；市場結構和運行規那么也影響市場模式；市場模式進一步影響電力系統和社會生活電力市場運營系統電力市場模式、結構、規則電力系統及社會環境1市場模式與市場運營系統〔續〕2典型電力市場運營系統功能配置

英國早期的電力市場改進的EMS系統市場決策支持系統：方案和價格確實定結算系統：處理結算和帳單測量表計系統市場參與者接口系統：報價，發布，市場與其它子系統互聯紐約PowerPool(NYPP)報價處理系統開放訪問即時信息系統〔OASIS〕負荷預報平安約束的機組組合交換方案系統EMS系統歷史數據管理系統節點邊際電價處理系統2典型電力市場運營系統功能配置獨立系統運行機構〔ISO)實時自動發電控制網絡平安運行阻塞管理機組組合電能現貨市場輸電和輔助效勞市場2典型電力市場運營系統功能配置綜合上述各例，可以大致歸納出電力市場運營系統的根本功能結構2典型電力市場運營系統功能配置我國現階段發電市場運營系統的概念模型電能量計量系統〔Tele-MeterReading,TMR〕交易管理系統〔TransactionManagementSystem，TMS〕能量管理系統〔EnergyManagementSystem，EMS〕結算系統〔SettlementandBillingSystem，SBS〕合同管理系統〔ContractManagementSystem，CMS〕即時信息系統〔Same-timeInformationSystem,SIS〕數據網絡系統〔StatePowerDataNetwork，SPDnet〕報價處理系統(BiddingProcessingSystem，BPS)發電報價系統(GenerationBiddingSystem，GBS)3我國電力市場運營系統總體結構發電報價系統GBSR原有系統新建系統數據網絡SPDnetR電話網絡合同管理系統CMS電能量計量系TMR能量管理系統EMS交易管理系統TMS報價處理系統BPS結算系統SBS即時信息系統SIS3.1電能量計量系統

〔Tele-MeterReading,TMR〕電力市場下的的電能量計量系統電能量計量系統是電力市場運營的根底。為了實現公平、公正、公開的電力交易，建設一套精確、可靠、平安可信的電能量計量系統，以滿足市場運行、結算和考核的需要是十分必要的。電力市場對電能量計量系統的新要求擴大了計量范圍為每個市場的每種產品〔效勞〕提供計量為各種結算規那么和價格提供計量數據為負荷預測提供根底數據電力市場下的電能量計量系統提高了測量精度

測量精度直接關系到電費的計算，影響企業的收入

提高了系統可靠性的要求

系統的失誤將直接引起電費的漏計和誤計，引起糾紛和提請仲裁

對系統效率、實時性提出了一定的要求

系統需支持每天給出上一天的電力交易初步結算清單的要求

對系統的處理能力、開放性、靈活性提出了更高的要求

計量的公正性。計量系統根本功能分時電能計量電表或電表處理器應具有電能測量、分時段累積、存儲的功能。積分周期應可調，目前最短的積分周期設置為1min〔考慮局部輔助效勞的結算需要和考核時〕，一般設置為5min…30min，與調度方案下發的周期〔如：每10min下發一次調度方案〕或交易時段〔如：30min為一個交易時段〕相對應。計量系統根本功能數據采集廠站端數據遠傳可采用數據集中器〔電表處理器〕方式、終端效勞器方式或電表直接遠傳的方式。隨著SPDnet各級數據網絡的建設和不斷完善，電能量計量數據的遠傳應采用網絡傳輸方式。網絡傳輸方式大大提高了數據的傳輸速度和傳輸容量，提高了通信的可靠率，同時可方便地實現多主站數據通信和數據共享。計量系統根本功能數據處理系統應具有完善的數據合理性校驗功能，如電能量讀數〔底數〕與時段數據偏差值校驗、限值校驗、功率因數偏離值校驗等。應提供主、校表數據校驗和處理功能。計量系統根本功能電能量計量系統與其他系統的接口與即時信息系統的接口電能量計量系統需向即時信息系統提供有關計量數據，以支持即時信息系統的信息發布和查詢功能的實現與交易管理系統的接口電能量計量系統需向交易管理系統提供有關計量數據，以支持交易管理系統負荷預測功能的實現及交易方案的編制電能量計量系統與其他系統的接口與EMS系統的接口EMS系統應向電能量計量系統提供其統計、計費、考核功能所需的各種實時數據，如各種輔助效勞的實際投運情況的數據、調度命令信息；電網事故處理信息及其他相關的數據、信息。與結算系統的接口電能量計量系統應向結算系統提供結算所需的帶時標的分時段電能量數據及各種電能量的統計數據電能量計量系統與其他系統的接口與合同管理系統的接口電能量計量系統應向合同管理系統提供各種實際發用電能量數據，以支持合同管理系統對合同執行情況的跟蹤〔也可由結算系統提供〕3.2能量管理系統概述EMS是以計算機為根底的現代電力系統的綜合自動化系統，是預測、方案、控制和培訓的工具。EMS主要針對發電和輸電系統，用于大區級電網和省級電網的調度中心。EMS涉及計算機硬軟件的各個方面。它最終是通過EMS應用軟件來實現對電力系統的監視、控制和管理。概述能量管理系統與配電管理系統發電用戶配電輸電發電效率管理能量管理系統配電管理系統用戶側管理GEMDSMDMSEMS能量管理系統的總體結構能量管理系統培訓模擬網絡分析數據收集與監控支持系統操作系統計算機能量管理網絡分析數據收集與監控支持系統操作系統計算機能量管理能量管理系統的總體結構廣域網RTURTURTURTU電力系統SCADA局域網商用數據庫網絡分析系統運行方案系統用戶界面EMS模擬培訓系統發電管理系統能量管理系統的應用軟件數據收集狀態估計實時模式自動發電控制平安約束調度預想故障分析研究模式機組組合水電方案交換方案燃料方案檢修方案發電方案系統負荷預測母線負荷預測潮流平安約束調度電壓穩定預想故障分析最優潮流網絡等值短路電流暫態穩定調度員培訓模擬新EMS體系結構CompaqSun通用平臺〔基于擴展ORB核心的中間件〕基于IEC61970CIM/CIS的數據庫中間件平臺IBMHPSolarisUNIXTru64UNIXAIXUNIXWinNT圖形界面前置通訊Web報表Web瀏覽器調度員培訓仿真系統DTS操作系統各種硬件通用平臺數據庫平臺應用平臺電力應用軟件培訓仿真電子商務工具LINUXOtherPC網絡互連通訊GISAGCNASDMISDMSSCADATMRPTMSLFS交易員培訓仿真系統PTS3.3報價處理系統

功能概述報價處理系統是隨著電力市場的建立而新引入的，是實現發電公司競價上網的關鍵環節，其主要功能分兩大模塊：一是用戶管理，包括機組管理、報價員管理等；二是報價管理，這局部功能隨著市場規那么的不同，內容也有所差異，可以包括當日重申報價、次日報價/重申報價、多天數據申報、遠期市場數據申報、歷史報價下載、中期PASA〔充裕性評估：ProjectedAssessmentofSystemAdequacy〕、短期PASA申報以及數據有效性檢驗等。功能概述機組報價數據提供機組的報價曲線機組技術數據機組狀態〔運行、停機、檢修等〕；機組最大出力限制；機組最低可調出力；各交易時段機組各出力段升負荷速率；各交易時段機組各出力段降負荷速率；各交易時段機組可調容量；發電機組是否可以參加AGC。對可AGC機組，申報AGC段上、下限值，段速率等。功能概述一臺600MW燃煤機組的典型報價：〔08：00〕￥／MW小時￥500￥350￥200￥0￥–15200MW最小負荷300MW400MW600MW容量報價系統與其他系統的接口與交易管理系統的接口交易管理系統所需要的有關各電廠的數據，包括報價及機組的技術參數，主要來自報價處理系統與結算系統的數據接口報價處理系統提供給結算子系統的主要是發電商的報價/重申報價3.4交易管理系統

交易管理系統的根本功能充裕度評估中、長、短期負荷預測電價預測檢修方案的優化制定供熱方案系統充裕度分析與評估〔包括發電、輔助效勞和網絡的充裕度〕電能量交易方案〔發電方案〕制定交易方案制定平安校核阻塞管理交易管理系統的根本功能輔助效勞方案制定無功方案〔購網損電費和無成效勞費綜合最小〕備用方案調頻效勞方案評估系統網損折算系數計算輸電費計算輔助效勞費計算負荷預測根據負荷，天氣，事件等的歷史數據，以及天氣，事件等的預報值，預測負荷的形態，曲線，最大值，最小值，平均值等等。負荷預測分類：負荷預測分為系統負荷預測和母線負荷預測，系統負荷預測按周期又有超短期、短期、中期和長期之分。負荷經常隨機波動。負荷又有一定的周期性，如本周一的負荷與上周一的相似，今天與昨天相似。負荷預測超短期負荷預測用于質量控制需5-10秒的負荷值，用于平安監視需1-5分鐘的負荷值，用于預防控制和緊急狀態處理需10-60分鐘的負荷值，使用對象是調度員。短期負荷預測主要用于火電分配、水火電協調、機組經濟組合和交換功率方案，需要1日-1周的負荷值，使用對象是編制調度方案的工程師。中期負荷預測主要用于水庫調度、機組檢修、交換方案和燃料方案，需要1月-1年的負荷值，使用對象是編制中長期運行方案的工程師。長期負荷預測用于電源和網絡開展，需數年至數十年的負荷值，使用對象是規劃工程師。負荷預測負荷預測的精度首先決定于對具體電力系統負荷變化規律的掌握，其次才是模型與算法的選擇。影響負荷變化的因素主要有：國民經濟開展人民生活用電季節天氣節假日特殊事件交易管理系統與其他系統的接口交易管理系統與EMS的關系交易管理系統從EMS系統獲得的數據包括：各時段或某些時段預計的輸電系統的物理結構和參數；以及負荷預測結果及負荷分布情況；方案開始時刻的機組初始狀態〔前一方案的結果〕；一些EMS分析結果，包括線路的穩定極限、電壓穩定極限等；停運線路及設備信息。交易管理系統傳給EMS系統的數據包括：安排出的交易方案，包括機組的開停機方案、各時段的根本出力點；調頻機組的安排；各種備用機組的安排。交易管理系統與其他系統的接口交易管理系統與報價處理系統的關系交易管理系統從報價處理系統獲得各機組的各種技術信息和報價信息。技術信息包括：啟動費用、停機費用；可調出力上限、可調出力下限、開停次數；最小持續運行時間、最小停運持續時間；各功率分段點對應的正常負荷調整升速度、降速率；調頻速率、緊急備用調整符合速率；開、停機出力曲線等。報價信息包括各時段的功率價格曲線。交易管理系統傳給PMS系統的數據包括：對相應機組的開停機方案及出力點安排；調頻容量的預購；旋轉備用、非旋轉備用、替代備用容量的預購。交易管理系統與其他系統的接口交易管理系統與結算系統的關系交易管理系統向結算系統提供的數據包括各機組的開停機方案及出力點安排；各時段的發電邊際電價、售電電價；各機組的上調調節電價和下調調節電價。交易管理系統與合同管理系統的關系交易管理系統從CMS系統獲得的數據包括：發電商與電網公司的發電合同，包括一段時間內的發電功率和結算電價。交易管理流程電能量交易輔助效勞交易充裕度前評估充裕度后評估輸電費用計算交易管理流程充裕度前評估發電充裕度評估負荷預測強迫出力方案機組檢修方案充裕度評估計算輸電充裕度評估設備檢修方案設備容量分析傳輸能力分析交易管理流程電能量交易發電方案遠期發電方案短期發電方案網絡平安分析阻塞管理平安分析網損折算遠期網損折算短期網損折算交易管理流程輔助效勞交易備用交易中長期備用交易短期備用交易無功交易中長期無功交易短期無功方案調頻交易中長期調頻交易短期調頻交易中長期黑啟動方案制定3.5合同管理系統

合同管理的作用合同在電力市場中發揮著重要作用。電力市場的成員可用合同來管理和防范風險?；顫姷碾娏贤灰资且粋€有競爭性的電力市場的重要組成局部。各種各樣的合同為交易各方提供了更多的選擇余地和獲利的時機。合同管理系統應對合同的制訂、管理、執行及評估提供全過程的技術支持。電力經營者需要具備市價預測的能力，深入了解市價跳動的主要因素；符合邏輯的合同估算能力，以開掘有利的交易時機；有效的組合管理，通過對各種經營活動的有效組合，控制全面的風險，引導尋找有利的交易時機。合同的類型物理交易〔合同〕按照商品市場的規律，從事電力商品買賣活動的交易。物理交易的作用在于實現商品的產銷關系金融交易〔合同〕利用金融衍生工具，以普通電力商品為交易對象，但沒有實物交割的買賣活動電力市場中常用的金融交易一般包括：期貨、期權和差價合約3.6結算管理系統

結算系統的意義和作用結算管理系統是對電力市場中所涉及的各種合同的經濟結算和計算過程。結算管理系統既與電力市場運營軟件中的其他許多系統有關聯，又涉及到財務、稅務和金融等問題；是集核算、查詢、管理、分析、預測于一體的全方位、多功能的管理系統。結算管理系統是合同、交易和計量的有效延續；是各方經濟利益的最終表達；是市場經濟內在規律的外在表征，在電力市場運營中具有不可或缺的經濟意義。結算管理系統的作用是：根據合同的內容，對某一特定時間段，已經終結的合同的當事人應履行的義務進行歸總，以貨幣的形式或折合電量的形式給出結算結果。此外，結算管理系統還應具有報表打印、數據管理和綜合查詢功能。結算對象

電力市場中的各種合同，包括期貨合同、現貨合同、實時合同、輔助效勞合同、網間交換合同等；這些合同是區別于紙面合同形式的數字化和模型化的合同，可以由計算機軟件直接處理。結算內容

不同的市場模式和規那么，結算的內容也不盡相同，一般來說，結算系統應該包含以下內容：方案發電電量的結算實時指令調整電量的結算違約電量的結算容量電費的結算輔助效勞的結算輸電費結算市場管理費計算等結算數據

結算系統所依據的數據包括TMR系統、SCADA/EMS系統的數據。合同內容或合同條款所描述的是雙方的行為標準或雙方認可的標準，而合同行為的實際發生額必須也只能由調度執行結果斷定。TMR系統、SCADA/EMS系統的數據就是電力市場行為的歷史或實時記錄，這些數據經雙方確認或由電力監管部門確認后作為結算的數據依據。結算算法

結算算法在具體合同中表達。這些算法一般表現為一組表達式，而且往往是有條件的四那么運算表達式，它們描述了合同雙方在不同情況下的結算細那么。不同時期的、不同當事人所簽定的合同，其內容和算法也不盡相同。然而，盡管每份合同在算法上各不相同，其算法的表現形式卻有共同性，即算法模式大致相同或相似，可以表述為更具一般性的數學模型，由計算機實現合同文本的數字化。結算管理系統的數據特點

數據量大結算系統需要對電力市場交易所涉及的各類合同〔包括期貨合同、現貨合同、實時合同、輔助效勞合同〕進行系統、連續、全面、綜合地核算和監督；數據需要存儲的時間比較長，因為合同直到結算完畢并無疑義后才能進行轉移備份；數據需要保存時間較長，需要在一個相對較長的時段內保存以便隨時查詢或核對。結算管理系統的數據特點數據及時性要求高由于電力系統本身的實時特性，實時交易發生頻率很快；電能供給的可靠性要求電力系統必須連續運行，因此需要在線結算，從而增加了結算系統的難度。數據結構復雜合同涉及的內容較多，計算方法復雜；合同形式多種多樣，條款間相互約束較多；數據來源渠道較多，存儲形式不盡相同。結算管理系統的數據特點數據加工處理方法既要嚴格又要靈活結算的嚴肅性表達為一套嚴格的結算準那么和方法，并對各結算細節進行明確的規定，必須嚴格執行，不得任意更改；當相關的市場運營規那么、合同形式、合同內容等發生變化時，這些準那么和方法還要便于及時修改，因此相應的軟件模式、算法設計必須靈活。結算管理系統的數據特點數據可靠性、平安性和保密性要求高由于涉及到公司之間的交易合同的保密性和公開的時延要求，加強人員管理和計算機網絡管理，確保系統的平安可靠。對結算前的數據依據和結算后的數據結果也必須充分考慮平安性和保密性。數據具有可校驗性由于結算是各方利益的最終表達，各方的結算系統的結果具有可對照性，可以互相校驗，從而有利于結算結果可信度的判定。3.7即時信息發布系統

即時信息發布系統的作用即時信息發布系統主要完成生產數據和市場信息的發布、存檔、交換、檢索及處理，使所有市場成員能夠及時地、平等地訪問相關的市場信息，保證電力市場的公平、公正、公開。

即時信息發布系統的內容企業間電子郵件效勞WEB瀏覽效勞發布預測和方案數據：第一階段實現次日負荷預測和次日購電方案的發布；第二、三階段發布下周及下月的負荷預測和市場預測發布當日數據。第一階段實現當日負荷預測、購電方案、實際負荷、系統及電廠實際出力、系統頻率、電壓考核點電壓、關口點電量的發布；第二階段發布分鐘級實時運行工況圖；第三階段發布現貨市場實時交易的相關信息即時信息發布系統的內容發布歷史數據。第一階段實現昨日及以前的負荷預測曲線、購電方案曲線、實際負荷曲線、系統及電廠實際出力曲線、系統頻率曲線、各關口點電量的發布；第二階段或第三階段實現歷史數據的綜合查詢發布報表數據。第一階段實現調度日報、旬報、月報、年報，及燃料日報、月報、年報的發布；第二、三階段實現電力市場交易日報、旬報〔周報〕、月報、年報及結算日報、旬報〔周報〕、月報、年報的發布電子雜志。發布中長期需求分析報告、運行分析總結報告、市場分析報告等3.8發電廠運營系統

〔報價決策支持系統〕發電廠運營系統的內容發電廠經濟特性鍋爐汽機發電機發電廠內經濟調度發電廠內機組組合發電廠的本錢分析