电力市场理论与技术-电力市场运营系统

电力市场理论与技术

---电力市场运营系统王雁凌电力市场运营系统

〔国内常称为电力市场技术支持系统〕1市场模式与市场运营系统

2典型电力市场运营系统功能配置

3我国电力市场运营系统总体结构

1市场模式与市场运营系统

电力市场运营系统内涵：电力市场运营系统是一套计算机数据处理系统，它根据电力市场模式，实现电力市场的规那么，以支持电力市场的运营，既保证电力市场的公平、公正和公开竞争，又保证电力系统的平安、稳定、优质和经济运行。市场运营系统与市场模式的关系：电力系统的具体情况〔如：电网、电源、用户〕和社会的具体情况〔如：政治、经济、法律、文化、历史等〕决定了当地电力市场的模式；而电力市场的模式又决定了市场的结构和运行规那么；进而市场结构、运行规那么及当时的技术水平共同决定了电力市场运营系统〔EMOS〕的构成及功能。反过来，电力市场运营系统又将影响市场结构和运行规那么；市场结构和运行规那么也影响市场模式；市场模式进一步影响电力系统和社会生活电力市场运营系统电力市场模式、结构、规则电力系统及社会环境1市场模式与市场运营系统〔续〕2典型电力市场运营系统功能配置

英国早期的电力市场改进的EMS系统市场决策支持系统：方案和价格确实定结算系统：处理结算和帐单测量表计系统市场参与者接口系统：报价，发布，市场与其它子系统互联纽约PowerPool(NYPP)报价处理系统开放访问即时信息系统〔OASIS〕负荷预报平安约束的机组组合交换方案系统EMS系统历史数据管理系统节点边际电价处理系统2典型电力市场运营系统功能配置独立系统运行机构〔ISO)实时自动发电控制网络平安运行阻塞管理机组组合电能现货市场输电和辅助效劳市场2典型电力市场运营系统功能配置综合上述各例，可以大致归纳出电力市场运营系统的根本功能结构2典型电力市场运营系统功能配置我国现阶段发电市场运营系统的概念模型电能量计量系统〔Tele-MeterReading,TMR〕交易管理系统〔TransactionManagementSystem，TMS〕能量管理系统〔EnergyManagementSystem，EMS〕结算系统〔SettlementandBillingSystem，SBS〕合同管理系统〔ContractManagementSystem，CMS〕即时信息系统〔Same-timeInformationSystem,SIS〕数据网络系统〔StatePowerDataNetwork，SPDnet〕报价处理系统(BiddingProcessingSystem，BPS)发电报价系统(GenerationBiddingSystem，GBS)3我国电力市场运营系统总体结构发电报价系统GBSR原有系统新建系统数据网络SPDnetR电话网络合同管理系统CMS电能量计量系TMR能量管理系统EMS交易管理系统TMS报价处理系统BPS结算系统SBS即时信息系统SIS3.1电能量计量系统

〔Tele-MeterReading,TMR〕电力市场下的的电能量计量系统电能量计量系统是电力市场运营的根底。为了实现公平、公正、公开的电力交易，建设一套精确、可靠、平安可信的电能量计量系统，以满足市场运行、结算和考核的需要是十分必要的。电力市场对电能量计量系统的新要求扩大了计量范围为每个市场的每种产品〔效劳〕提供计量为各种结算规那么和价格提供计量数据为负荷预测提供根底数据电力市场下的电能量计量系统提高了测量精度

测量精度直接关系到电费的计算，影响企业的收入

提高了系统可靠性的要求

系统的失误将直接引起电费的漏计和误计，引起纠纷和提请仲裁

对系统效率、实时性提出了一定的要求

系统需支持每天给出上一天的电力交易初步结算清单的要求

对系统的处理能力、开放性、灵活性提出了更高的要求

计量的公正性。计量系统根本功能分时电能计量电表或电表处理器应具有电能测量、分时段累积、存储的功能。积分周期应可调，目前最短的积分周期设置为1min〔考虑局部辅助效劳的结算需要和考核时〕，一般设置为5min…30min，与调度方案下发的周期〔如：每10min下发一次调度方案〕或交易时段〔如：30min为一个交易时段〕相对应。计量系统根本功能数据采集厂站端数据远传可采用数据集中器〔电表处理器〕方式、终端效劳器方式或电表直接远传的方式。随着SPDnet各级数据网络的建设和不断完善，电能量计量数据的远传应采用网络传输方式。网络传输方式大大提高了数据的传输速度和传输容量，提高了通信的可靠率，同时可方便地实现多主站数据通信和数据共享。计量系统根本功能数据处理系统应具有完善的数据合理性校验功能，如电能量读数〔底数〕与时段数据偏差值校验、限值校验、功率因数偏离值校验等。应提供主、校表数据校验和处理功能。计量系统根本功能电能量计量系统与其他系统的接口与即时信息系统的接口电能量计量系统需向即时信息系统提供有关计量数据，以支持即时信息系统的信息发布和查询功能的实现与交易管理系统的接口电能量计量系统需向交易管理系统提供有关计量数据，以支持交易管理系统负荷预测功能的实现及交易方案的编制电能量计量系统与其他系统的接口与EMS系统的接口EMS系统应向电能量计量系统提供其统计、计费、考核功能所需的各种实时数据，如各种辅助效劳的实际投运情况的数据、调度命令信息；电网事故处理信息及其他相关的数据、信息。与结算系统的接口电能量计量系统应向结算系统提供结算所需的带时标的分时段电能量数据及各种电能量的统计数据电能量计量系统与其他系统的接口与合同管理系统的接口电能量计量系统应向合同管理系统提供各种实际发用电能量数据，以支持合同管理系统对合同执行情况的跟踪〔也可由结算系统提供〕3.2能量管理系统概述EMS是以计算机为根底的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、方案、控制和培训的工具。EMS主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。EMS涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS应用软件来实现对电力系统的监视、控制和管理。概述能量管理系统与配电管理系统发电用户配电输电发电效率管理能量管理系统配电管理系统用户侧管理GEMDSMDMSEMS能量管理系统的总体结构能量管理系统培训模拟网络分析数据收集与监控支持系统操作系统计算机能量管理网络分析数据收集与监控支持系统操作系统计算机能量管理能量管理系统的总体结构广域网RTURTURTURTU电力系统SCADA局域网商用数据库网络分析系统运行方案系统用户界面EMS模拟培训系统发电管理系统能量管理系统的应用软件数据收集状态估计实时模式自动发电控制平安约束调度预想故障分析研究模式机组组合水电方案交换方案燃料方案检修方案发电方案系统负荷预测母线负荷预测潮流平安约束调度电压稳定预想故障分析最优潮流网络等值短路电流暂态稳定调度员培训模拟新EMS体系结构CompaqSun通用平台〔基于扩展ORB核心的中间件〕基于IEC61970CIM/CIS的数据库中间件平台IBMHPSolarisUNIXTru64UNIXAIXUNIXWinNT图形界面前置通讯Web报表Web浏览器调度员培训仿真系统DTS操作系统各种硬件通用平台数据库平台应用平台电力应用软件培训仿真电子商务工具LINUXOtherPC网络互连通讯GISAGCNASDMISDMSSCADATMRPTMSLFS交易员培训仿真系统PTS3.3报价处理系统

功能概述报价处理系统是随着电力市场的建立而新引入的，是实现发电公司竞价上网的关键环节，其主要功能分两大模块：一是用户管理，包括机组管理、报价员管理等；二是报价管理，这局部功能随着市场规那么的不同，内容也有所差异，可以包括当日重申报价、次日报价/重申报价、多天数据申报、远期市场数据申报、历史报价下载、中期PASA〔充裕性评估：ProjectedAssessmentofSystemAdequacy〕、短期PASA申报以及数据有效性检验等。功能概述机组报价数据提供机组的报价曲线机组技术数据机组状态〔运行、停机、检修等〕；机组最大出力限制；机组最低可调出力；各交易时段机组各出力段升负荷速率；各交易时段机组各出力段降负荷速率；各交易时段机组可调容量；发电机组是否可以参加AGC。对可AGC机组，申报AGC段上、下限值，段速率等。功能概述一台600MW燃煤机组的典型报价：〔08：00〕¥／MW小时¥500¥350¥200¥0¥–15200MW最小负荷300MW400MW600MW容量报价系统与其他系统的接口与交易管理系统的接口交易管理系统所需要的有关各电厂的数据，包括报价及机组的技术参数，主要来自报价处理系统与结算系统的数据接口报价处理系统提供给结算子系统的主要是发电商的报价/重申报价3.4交易管理系统

交易管理系统的根本功能充裕度评估中、长、短期负荷预测电价预测检修方案的优化制定供热方案系统充裕度分析与评估〔包括发电、辅助效劳和网络的充裕度〕电能量交易方案〔发电方案〕制定交易方案制定平安校核阻塞管理交易管理系统的根本功能辅助效劳方案制定无功方案〔购网损电费和无成效劳费综合最小〕备用方案调频效劳方案评估系统网损折算系数计算输电费计算辅助效劳费计算负荷预测根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及天气，事件等的预报值，预测负荷的形态，曲线，最大值，最小值，平均值等等。负荷预测分类：负荷预测分为系统负荷预测和母线负荷预测，系统负荷预测按周期又有超短期、短期、中期和长期之分。负荷经常随机波动。负荷又有一定的周期性，如本周一的负荷与上周一的相似，今天与昨天相似。负荷预测超短期负荷预测用于质量控制需5-10秒的负荷值，用于平安监视需1-5分钟的负荷值，用于预防控制和紧急状态处理需10-60分钟的负荷值，使用对象是调度员。短期负荷预测主要用于火电分配、水火电协调、机组经济组合和交换功率方案，需要1日-1周的负荷值，使用对象是编制调度方案的工程师。中期负荷预测主要用于水库调度、机组检修、交换方案和燃料方案，需要1月-1年的负荷值，使用对象是编制中长期运行方案的工程师。长期负荷预测用于电源和网络开展，需数年至数十年的负荷值，使用对象是规划工程师。负荷预测负荷预测的精度首先决定于对具体电力系统负荷变化规律的掌握，其次才是模型与算法的选择。影响负荷变化的因素主要有：国民经济开展人民生活用电季节天气节假日特殊事件交易管理系统与其他系统的接口交易管理系统与EMS的关系交易管理系统从EMS系统获得的数据包括：各时段或某些时段预计的输电系统的物理结构和参数；以及负荷预测结果及负荷分布情况；方案开始时刻的机组初始状态〔前一方案的结果〕；一些EMS分析结果，包括线路的稳定极限、电压稳定极限等；停运线路及设备信息。交易管理系统传给EMS系统的数据包括：安排出的交易方案，包括机组的开停机方案、各时段的根本出力点；调频机组的安排；各种备用机组的安排。交易管理系统与其他系统的接口交易管理系统与报价处理系统的关系交易管理系统从报价处理系统获得各机组的各种技术信息和报价信息。技术信息包括：启动费用、停机费用；可调出力上限、可调出力下限、开停次数；最小持续运行时间、最小停运持续时间；各功率分段点对应的正常负荷调整升速度、降速率；调频速率、紧急备用调整符合速率；开、停机出力曲线等。报价信息包括各时段的功率价格曲线。交易管理系统传给PMS系统的数据包括：对相应机组的开停机方案及出力点安排；调频容量的预购；旋转备用、非旋转备用、替代备用容量的预购。交易管理系统与其他系统的接口交易管理系统与结算系统的关系交易管理系统向结算系统提供的数据包括各机组的开停机方案及出力点安排；各时段的发电边际电价、售电电价；各机组的上调调节电价和下调调节电价。交易管理系统与合同管理系统的关系交易管理系统从CMS系统获得的数据包括：发电商与电网公司的发电合同，包括一段时间内的发电功率和结算电价。交易管理流程电能量交易辅助效劳交易充裕度前评估充裕度后评估输电费用计算交易管理流程充裕度前评估发电充裕度评估负荷预测强迫出力方案机组检修方案充裕度评估计算输电充裕度评估设备检修方案设备容量分析传输能力分析交易管理流程电能量交易发电方案远期发电方案短期发电方案网络平安分析阻塞管理平安分析网损折算远期网损折算短期网损折算交易管理流程辅助效劳交易备用交易中长期备用交易短期备用交易无功交易中长期无功交易短期无功方案调频交易中长期调频交易短期调频交易中长期黑启动方案制定3.5合同管理系统

合同管理的作用合同在电力市场中发挥着重要作用。电力市场的成员可用合同来管理和防范风险。活泼的电力合同交易是一个有竞争性的电力市场的重要组成局部。各种各样的合同为交易各方提供了更多的选择余地和获利的时机。合同管理系统应对合同的制订、管理、执行及评估提供全过程的技术支持。电力经营者需要具备市价预测的能力，深入了解市价跳动的主要因素；符合逻辑的合同估算能力，以开掘有利的交易时机；有效的组合管理，通过对各种经营活动的有效组合，控制全面的风险，引导寻找有利的交易时机。合同的类型物理交易〔合同〕按照商品市场的规律，从事电力商品买卖活动的交易。物理交易的作用在于实现商品的产销关系金融交易〔合同〕利用金融衍生工具，以普通电力商品为交易对象，但没有实物交割的买卖活动电力市场中常用的金融交易一般包括：期货、期权和差价合约3.6结算管理系统

结算系统的意义和作用结算管理系统是对电力市场中所涉及的各种合同的经济结算和计算过程。结算管理系统既与电力市场运营软件中的其他许多系统有关联，又涉及到财务、税务和金融等问题；是集核算、查询、管理、分析、预测于一体的全方位、多功能的管理系统。结算管理系统是合同、交易和计量的有效延续；是各方经济利益的最终表达；是市场经济内在规律的外在表征，在电力市场运营中具有不可或缺的经济意义。结算管理系统的作用是：根据合同的内容，对某一特定时间段，已经终结的合同的当事人应履行的义务进行归总，以货币的形式或折合电量的形式给出结算结果。此外，结算管理系统还应具有报表打印、数据管理和综合查询功能。结算对象

电力市场中的各种合同，包括期货合同、现货合同、实时合同、辅助效劳合同、网间交换合同等；这些合同是区别于纸面合同形式的数字化和模型化的合同，可以由计算机软件直接处理。结算内容

不同的市场模式和规那么，结算的内容也不尽相同，一般来说，结算系统应该包含以下内容：方案发电电量的结算实时指令调整电量的结算违约电量的结算容量电费的结算辅助效劳的结算输电费结算市场管理费计算等结算数据

结算系统所依据的数据包括TMR系统、SCADA/EMS系统的数据。合同内容或合同条款所描述的是双方的行为标准或双方认可的标准，而合同行为的实际发生额必须也只能由调度执行结果断定。TMR系统、SCADA/EMS系统的数据就是电力市场行为的历史或实时记录，这些数据经双方确认或由电力监管部门确认后作为结算的数据依据。结算算法

结算算法在具体合同中表达。这些算法一般表现为一组表达式，而且往往是有条件的四那么运算表达式，它们描述了合同双方在不同情况下的结算细那么。不同时期的、不同当事人所签定的合同，其内容和算法也不尽相同。然而，尽管每份合同在算法上各不相同，其算法的表现形式却有共同性，即算法模式大致相同或相似，可以表述为更具一般性的数学模型，由计算机实现合同文本的数字化。结算管理系统的数据特点

数据量大结算系统需要对电力市场交易所涉及的各类合同〔包括期货合同、现货合同、实时合同、辅助效劳合同〕进行系统、连续、全面、综合地核算和监督；数据需要存储的时间比较长，因为合同直到结算完毕并无疑义后才能进行转移备份；数据需要保存时间较长，需要在一个相对较长的时段内保存以便随时查询或核对。结算管理系统的数据特点数据及时性要求高由于电力系统本身的实时特性，实时交易发生频率很快；电能供给的可靠性要求电力系统必须连续运行，因此需要在线结算，从而增加了结算系统的难度。数据结构复杂合同涉及的内容较多，计算方法复杂；合同形式多种多样，条款间相互约束较多；数据来源渠道较多，存储形式不尽相同。结算管理系统的数据特点数据加工处理方法既要严格又要灵活结算的严肃性表达为一套严格的结算准那么和方法，并对各结算细节进行明确的规定，必须严格执行，不得任意更改；当相关的市场运营规那么、合同形式、合同内容等发生变化时，这些准那么和方法还要便于及时修改，因此相应的软件模式、算法设计必须灵活。结算管理系统的数据特点数据可靠性、平安性和保密性要求高由于涉及到公司之间的交易合同的保密性和公开的时延要求，加强人员管理和计算机网络管理，确保系统的平安可靠。对结算前的数据依据和结算后的数据结果也必须充分考虑平安性和保密性。数据具有可校验性由于结算是各方利益的最终表达，各方的结算系统的结果具有可对照性，可以互相校验，从而有利于结算结果可信度的判定。3.7即时信息发布系统

即时信息发布系统的作用即时信息发布系统主要完成生产数据和市场信息的发布、存档、交换、检索及处理，使所有市场成员能够及时地、平等地访问相关的市场信息，保证电力市场的公平、公正、公开。

即时信息发布系统的内容企业间电子邮件效劳WEB浏览效劳发布预测和方案数据：第一阶段实现次日负荷预测和次日购电方案的发布；第二、三阶段发布下周及下月的负荷预测和市场预测发布当日数据。第一阶段实现当日负荷预测、购电方案、实际负荷、系统及电厂实际出力、系统频率、电压考核点电压、关口点电量的发布；第二阶段发布分钟级实时运行工况图；第三阶段发布现货市场实时交易的相关信息即时信息发布系统的内容发布历史数据。第一阶段实现昨日及以前的负荷预测曲线、购电方案曲线、实际负荷曲线、系统及电厂实际出力曲线、系统频率曲线、各关口点电量的发布；第二阶段或第三阶段实现历史数据的综合查询发布报表数据。第一阶段实现调度日报、旬报、月报、年报，及燃料日报、月报、年报的发布；第二、三阶段实现电力市场交易日报、旬报〔周报〕、月报、年报及结算日报、旬报〔周报〕、月报、年报的发布电子杂志。发布中长期需求分析报告、运行分析总结报告、市场分析报告等3.8发电厂运营系统

〔报价决策支持系统〕发电厂运营系统的内容发电厂经济特性锅炉汽机发电机发电厂内经济调度发电厂内机组组合发电厂的本钱分析