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電力市場集中競價的經濟學原理分析

2017-04-25 20:17:39 走進電力市場 作者:陳中飛 荊朝霞  點擊量: 評論 (0)
阻塞管理方法是電力市場設計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。上篇文章以一個簡單系統(tǒng)為例對阻塞管理的基本概念進行了介紹,本文進一步對電力市場中的事前和事后阻塞管理方法進行介紹、比較和分析。1、事前和事后兩種阻塞管
阻塞管理方法是電力市場設計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。上篇文章以一個簡單系統(tǒng)為例對阻塞管理的基本概念進行了介紹,本文進一步對電力市場中的事前和事后阻塞管理方法進行介紹、比較和分析。
 
1、事前和事后兩種阻塞管理方法
 
對電力系統(tǒng)的阻塞,解決的辦法可以分為兩類:事前(ex ante)的方法和事后(ex post)的方法。上一篇文章講到,電力市場出清,或者說電力系統(tǒng)調度問題可以看為一個含約束的數(shù)學優(yōu)化問題,事前、事后的阻塞管理方法的差別也可以從優(yōu)化的角度分析。事前的方法:就是在優(yōu)化計算各機組的出力和用戶的負荷水平時,直接包括各方面的約束,也就是說,在調度結果出來之前就考慮了約束,因此求解出來的調度結果本身就是滿足各種約束的。美國PJM、德州等市場現(xiàn)在大多數(shù)都是一種事前的方法。事后的方法:進行優(yōu)化調度時先不考慮網絡約束,得到市場出清結果后對各種約束進行校驗,如果不滿足約束,即發(fā)生了阻塞,再通過其他機制調整發(fā)電出力或用戶負荷,從而解決阻塞問題。英國是典型的事后解決阻塞的方法,澳大利亞、歐洲也都是類似的方法。
 
本文的分析仍然以上篇文章中的簡單兩節(jié)點算例為例進行說明。假設A、B兩個節(jié)點的發(fā)電商的報價分為C1=200$/MWh和C2=300元/MWh,容量分別為280MW和120MW,A、B兩個節(jié)點的負荷分別為170MW和100MW,線路AB的傳輸極限為60MW。為分析需要,有些情況下將G1分為兩臺機組G1a與G1b,其容量分別為260MW和20MW,報價分別為C11=120元/MWh和C12=200元/MWh。這種情況分別稱為情形1和情形景2。
 
電力市場集中競價的經濟學原理分析
 
圖1:情形1算例圖
 
電力市場集中競價的經濟學原理分析
 
圖2 情形2算例圖
 
2、事后的阻塞管理方法
 
事后的阻塞管理中,需要進行兩次出清。一次無約束出清,一次約束出清。也就是說,首先在不考慮網絡約束的情況下進行一次市場出清,得到各市場成員的出清量和出清價;然后考慮所有約束再進行一次市場出清。第二次約束出清下,一些機組的出力發(fā)生了變化:有些增加了出力,有些減小了出力,需要對這些變化的出力部分進行補償。兩次出清可以采用相同的報價,也可以采用不同的報價(即第一次無約束出清后再重新報價)。兩次出清的時間,可以在一個時間段內先后出清,也可以在不同的時間段出清。
 
1)出清方法
 
這種方法中,需要進行兩次市場出清,無約束出清和有約束出清。無約束出清可以得到不考慮網絡約束的全網統(tǒng)一的能量價格,有約束出清則可以得到可運行的調度方案。
 
(1)無約束出清
 
出清中不考慮網絡約束,因此不需要考慮電力系統(tǒng)復雜的潮流模型,通過簡單的排隊可以計算出清結果,得到全網的統(tǒng)一出清價PMCP。比如本算例中,對發(fā)電報價按價格的高低排序,出清結果為
 
情形1: G1出力PG1=270MW,G2出力PG2=0MW,市場統(tǒng)一出清價為PMCP=200元/MWh。
 
情形2:PG1a=260MW,PG1b=10MW,PG2=0MW,PMCP=200元/MWh。
 
(2)約束出清
 
出清中考慮電力系統(tǒng)運行中需要考慮的所有約束,形成一個可行的調度計劃。比如本算例中,考慮線路最大傳輸容量約束,出清結果為
 
情形1:PG1=230MW,PG2=40MW。相對無約束出清,G1少了40MW,G2多發(fā)了40MW。
 
情形2:PG1a=230MW,PG1b=0MW,PG2=40MW。相對無約束出清,G1a出力少了30MW,G1b出力少了10MW,G2出力多了40MW。
 
2)出清時間
 
無約束出清在約束出清前若干時間進行。比如英國POOL模式中,無約束出清在日前進行,約束出清實時進行。
 
3)報價的時間及方式
 
無約束出清和約束出清可以采用同一組報價,也可采用不同的報價。英國POOL模式下,是采用同一組報價。市場成員在日前申報一組報價即可,既用于日前的無約束出清,又用于實時的有約束出清。英國BETTA模式下,基于雙邊交易的無約束交易截止后,又開啟一個新的市場,即平衡市場,市場成員另外申報Bid/Offer以解決阻塞、功率不平衡等問題。
 
4)出清價格
 
參加市場的發(fā)電機組,考慮無約束出清和有約束出清兩種出清結果的差異(假定前后負荷不變),可以分為四種類型:
 
(1)發(fā)電(on)
 
兩種出清方式下都進入發(fā)電計劃,沒有變化,這部分出力按照無約束出清計算的市場統(tǒng)一出清價PMCP結算。比如情形旗下G1的230MW(=170+60)出力在前后兩種出清方式下都入圍發(fā)電。
 
(2)不發(fā)電(off)
 
兩種出清方式下都不發(fā)電,沒有變化,這部分機組在能量市場的收益為0。比如G2發(fā)電商有60MW(=100-40)容量在兩種方式下都不發(fā)電。
 
(3)限上(constrained-on)
 
無約束出清下未能中標發(fā)電(報價高于市場出清價),約束出清下中標發(fā)電。比如G2約束出清相對無約束出清增加的出力40MW。
 
(4)限下(constrained-off)。無約束出清下中標發(fā)電(報價低于市場出清價),約束出清下不能發(fā)電。比如情形1下G1約束出清相對無約束出清減小的出力40MW。
 
5)補償機制
 
對限上、限下部分出力,一般需要對其進行補償,其價格可以有不同的計算方法,一般按照機會成本的方法補償(補償其由于約束減少的收益)。
 
(1)對于約束出清沒有重新報價的情況
 
對于限上部分,按報價(高于市場出清價)結算;對限下部分,按機會成本(市場出清價減去報價,假設市場成員按成本報價,則出清價減去報價反映了其在無約束市場中可能的收益)進行補償,如英國的POOL模式。在本例中,如果按照這種方法,則對G2的限上部分,按報價300元/MWh結算;對G1的限下部分,情形1下按機會成本0(=100-100)補償,情形2下,G1a和G1b分別按80元/MWh(=200-120)和0=(200-200)補償。
 
(2)對約束出清重新報價的情況
 
限上和限下部分都按申報的調整報價結算,如英國的BETTA模式。

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