[科普中国]-发电竞价

电力市场中发电竞价必须保证竞争公平。竞争的规则、模型和算法必须使参与者各方了解、承认和可核对。发电竞价可能用到的主要方法有：排队法、等报价法、动态规划法、网络流规划法等。它们分别适应于不同类型的报价曲线，并适合解决不同类型的约束条件。

简介电力市场中发电竞价必须保证竞争公平。竞争的规则、模型和算法必须使参与者各方了解、承认和可核对。发电竞价可能用到的主要方法有:排队法、等报价法、动态规划法、网络流规划法等。它们分别适应于不同类型的报价曲线, 并适合解决不同类型的约束条件1。

排队法1.基本概念

排队法也称优先法。在电力竞价中, 它既可用以机组经济组合或机组开停问题, 又可以用于

解决经济功率分配问题, 同时还可以用做动态规划机组进积组合的初始状态。排队法的适用条件是报价必须是分段水平线。

2.排队竞价原理

排队法简单快捷, 按各发电机组的实际报价情况, 结合电网运行的约束条件, 计算各种组合的购电费用, 经比较, 实现发电竞价目标函数。即:按各发电机组实际报价结算, 购电费用FB 最低的机组优先, 或按电网统一边际成本结算, 购电费用最低机组优先2。

等微增率法等报价法(或称等微增率法)是发电竞价的基本算法。只要报价曲线不包含下降段,用该算法计算速度快、收敛可靠。

关于在发电机组(或发电厂)间如何经济分配功率的问题,早在大约80年前,有人提出按机组容量进行分配,有人提出按机组效率进行分配,后来有人提出按等微增率原则分配,直到1934年从数学上证明了等微增率分配原则,才结束了这一场争论。我国直到50年代后期才开始接受等微增率法准则进行经济调度,已经历了3个阶段: ①目标是节约发电用煤,采用机组发电耗煤微增率相等准则; ②目标是节约发电燃料费,采用机组燃料费用微增率相等准则;③目标是发电成本(包括燃料费、管理费、检修费和发展费等)最低,采用机组发电成本微增率相等准则。

在开放发电市场的条件下,如果按统一边际电价结算,等微增率准则变为等报价法; 如果按各机组实际报价结算,等微增率准则变为等报价微增率准则。

等发电报价(或其微增率)法的优点是:只要报价(或微增率曲线是不下降的,不论在斜线段、水平段或垂直段均能可靠收敛; 计算速度足够快,在自动发电控制( AGC)的实时经济控制中也用此算法。

等发电报价(或其微增率)法的缺点是: 只能在已运行的机组间竞价分配发电功率,机组的启停状态需用其他算法确定; 在下降报价特性时,等报价准则不能导致购电费用最低3。

动态规划法动态规划法可以用来解决发电竞价中的机组组合与功率分配问题。在机组组合模型中可以考虑时段间启动费用和启停约束,在功率分配模型中可以处理报价曲线的下降特性。用该方法解决机组组合问题的困难是状态量过多,技术关键是在不丢失最优解的前提下尽量减少状态数。

1.用动态规划法解决发电竞价问题的优点是:

a. 既可以解决经济功率分配问题,又可以解决机组组合(启停)问题。

b. 用动态规划法进行功率竞价分配时,能够针对任何形状的报价曲线,可以包含下降段,甚至是波动起伏的特性。

c. 用动态规划法确定机组组合时,可以考虑机组启动费用和启停约束。

2.用动态规划法解决机组组合问题的缺点是:

a.功率分配采用的是离散型动态规划,如果分割状态的步长小,则计算量大; 如果步长大,则计算精度低。可以采用变步长过程协调这一对矛盾。

b. 机组组合的动态规划解法的困难在于状态量过多,一般采用带状区域法或松弛法,但在不同时段发电报价变化过大时,难以找到带状区,而松弛法又容易出现不收敛问题。技术关键是在不失去最优解的条件下尽量减少状态量。

在解决机组组合和竞价中处理下降报价特性方面,动态规划法仍是最好的方法2。

网络流规划网络流规划在经典的经济调度中,特别是水火电协调和燃料调度中得到了很好的应用。同样，也是电力市场分析中最有前途的算法。

其特点是:

a. 竞价过程非常简单、直观,计算过程与“赚钱”的过程相一致,易于理解与应用；

b. 可以用于一日前计划和一小时前计划，更适合做实时调整和电力拍卖；

c. 可以解决各种约束问题,特别是与时间相关的约束和与网络相关的约束。

a. 网络流规划非常适用于发电竞价。计算原理符合市场操作过程。更重要的是，它能够解决其他一些竞价算法难以解决的时间类约束( C2. 1 , C2. 2 , C2. 3 )和网络安全类约束( C3. 1 , C3. 2 )问题，是最有前途的电力市场竞价算法。

b. 技术关键主要有2个,一个是降低可行解的搜索范围,另一个是解决计算潮流与实际潮流一致性的问题3。

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学