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3 适应四川电力现货市场的功能架构
依据四川电力现货市场机制设计,提出适应四川电力现货市场机制的功能架构。
四川电力现货市场功能架构遵循面向服务的设 计原则,采用客户端/服务器+浏览器/服务器(C/ S+B/S)混合架构基础平台,功能模块间采用服务 化访问调用,以实现系统模块间松耦合与可扩展性, 为日前市场、实时市场和辅助服务市场等应用的开 发、运行、维护提供全面的技术支撑。功能设计采用 分层架构设计,从下往上依次是基础平台层、计算服 务层、市场应用层、市场仿真层和用户界面层,如图 2 所示。
3. 1 基础平台层
基础平台层是电力现货市场系统的基础,具有 灵活拓展、稳定高效、全面防护等特点,为各类应用 提供统一的数据、网络通信、人机界面、系统管理以 及分析计算等服务,为各类应用的开发、运行和管理 提供通用的技术支撑,为整个系统的集成和高效可 靠运行提供保障。
3. 2 计算服务层
计算服务层提供电网设备多态管理、安全校核、 核心算法等公共服务,组成市场系统基础计算环 境。其中,电力市场优化出清是市场资源配置的核 心,基于高效的混合整数规划算法,适应多样市场主体、多变市场规则、多种场景设计、多维市场约束等, 实现多时段耦合寻优。
3. 3 市场应用层
市场应用层依赖计算服务层提供的核心算法以 及市场模型,按照市场机制设计实现现货市场主要 功能。考虑四川丰枯双期特性明显不同的特点,具 备日前市场(丰水期/枯水期)、实时市场(丰水期/枯 水期)、调频辅助服务市场、电网设备多态管理、市场 模拟推演、中长期合同管理、市场风险管控、市场评 估分析、市场监管、市场成员管理、数据管理、市场申报、信息发布等多项功能模块。
功能部署立足于现有电网调度控制系统,同时 考虑市场运营的客观需要,系统主要功能部署于安 全Ⅱ区和安全Ⅲ区。其中,日前市场(丰水期/枯水 期)、实时市场(丰水期/枯水期)、调频辅助服务市场 是四川电力现货市场的核心子功能,部署在安全Ⅱ 区,市场成员在相应的时间节点上通过市场申报参 与各电力市场。
3. 4 市场仿真层
基于电力现货市场模型及数据搭建市场模拟推 演平台,实现电网模型模拟推演、市场规则模拟推演 和市场行为模拟推演。
3. 5 综合展示层
借助人机输入与操作、界面展示等可视化技术 实现对电力现货市场出清及分析结果的对外展示及发布。
4 四川电力现货市场建设特色
4. 1 丰枯双期市场模式
丰水期各流域来水充足,水电竞争充分;枯水期 来水较少,水电调度需要考虑梯级流域耦合,市场竞 价出清机制难以保证水电的充分消纳,故构建符合 四川水电占比高且丰枯水期季节特性明显不同特点 的丰枯双期电力现货市场,并制定丰枯双期不同市 场主体参与竞争的市场规则,在发用两侧市场主体、 发电需求、竞价空间、市场申报、市场出清、市场结算 等方面存在差异。四川丰枯双期市场在时间上考虑 季节丰枯特点,在空间上考虑流域水电耦合约束,实 现现货市场建设与现有水电消纳政策的有机契合。
4. 2 构建市场运营物理空间
四川电网网架薄弱、交直流电网耦合特性复杂, 水电通道在实时运行中控制断面多、控制难度大。 因此,需综合应用设备多态工况、上网全路径分析和 智能断面判定等功能,以提升构建未来电网及设备 运行工况的准确性,满足电力现货市场运行过程中 电网安全稳定运行的要求。
利用国调全数文件(QS 文件)、检修计划、母线 接牌方式搭建网络拓扑,将全网设备分为检修、检修 陪停、可用、孤岛可用等状态,实现对电厂申报发电 能力的约束和为交直流灵敏度计算提供网络拓扑。 利用多态计算的未来态网络拓扑及第 1 次优化出清 提供的潮流数据,实现未来断面限额判定,为现货最 终优化出清提供安全约束边界。基于省级调控云和 母线接牌方式完成 110 kV 及以下统调电厂路径搜 索,实现对母线负荷值的还原,并将经地调设备上网 的低电压等级统调电厂纳入安全校核,进一步提升 安全校核计算准确率。
4. 3 水电耦合约束实现
四川电力现货市场依托调控云进行水电耦合约 束构建,实现水-电联动。首先,考虑水库水位、出 入库流量、生态流量等约束,构建水库模型;考虑龙 头水库来水预测、区间来水预测、水库上下游及时滞 关系等,构建流域水拓扑模型。通过上述工作完整 表达了四川各流域水数学模型。然后,结合各水电 厂耗水率曲线构建水电耦合关系。在优化出清模型 中将计划单元发电出力和对应的出库发电流量通过 耗水率结合起来,在出清中既考虑电力平衡、电力设 备运行特性、电力潮流等电力约束,又考虑库容水位 和出库生态流量等水平衡约束,实现出清模型中的 水电耦合约束构建。
通过水电耦合约束构建,在保障优化出清结果的同时满足电力约束和水力约束,为解决四川现货 市场建设中面临的市场平稳运行与清洁能源充分消 纳之间的矛盾提供有力保障。
4. 4 竞价优化出清流程
四川电力现货市场出清流程包括模型数据准 备、基态优化出清、综 合 约 束 校 核 、综 合 约 束 出 清 4 个步骤。具体优化出清流程如下:首先,通过多态 计算完成小电厂上网路径搜索,生成未来态电网拓 扑结构,计算网络灵敏度,整合市场成员申报信息及 运行日市场边界条件,进行基态优化出清;然后,利 用未来态网络拓扑结构以及基态优化出清形成的潮 流数据,完成未来态断面限额判定,根据未来态断面 限额计算交流潮流,基于交流潮流修正母线负荷预 测及联络线潮流。最后,汇集网络拓扑模型、灵敏 度、断面限额、水力等各类约束及市场申报信息等, 构建考虑梯级水电耦合约束的优化出清模型和算 法,依次求解无约束出清模型和有约束出清模型,通 过安全校核后,计算最新交流潮流数据,形成最终出 清结果,完成市场优化出清。竞价优化出清流程如 图 3 所示。
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