电力市场中考虑安全校核的发电计划生成策略构建分析

鹿满意

摘要：本文简要地对电力市场下考虑校核的发电计划进行阐述，并介绍了相应的处理过程及方法，发电计划的核心技术问题便是优化机组之间的组合，并且在此过程中还需要考虑到负荷平衡、机组出力范围、爬坡速度及网络传输能力的限制等问题。本文简要地阐述了电力市场下发电计划中存在的问题，并讲解了发电计划的编制过程，最后详细地描述了各个模块的算法，旨在确保系统安全的前提下尽可能地降低全网购电费用。

关键词：电力市场；安全校核；发电计划；生成策略；构建分析

电力市场运转过程中的核心便是制定及执行交易计划，公平、合理的交易计划对电力市场的健康运行及发展有直接的影响。传统电力运营模式中调度部门能完全控制下属电厂，因此在电厂运行的过程中会采用行政手段对其进行干预，调度员会根据运行的实际规则对发电计划进行制订和调整，以确保电力系统的正常运行。但电力市场中调度部门是作为电厂的经纪人，与各个发电公司处于平等的关系，调度员转为交易管理员，调度员的职责要求是制订发电计划，并且要确保发电计划能使电网运营效益甚至全社会效益的最大化。尽管在电视市场条件下的发电计划同样也需要受到各种条件的约束，但其最终的目标不再仅仅是确保系统的安全稳定性，也需要在满足系统安全前提下将全网购电的费用控制在最小范围。

一、电力市场下发电计划的问题

电力市场下制定的发电计划是交易管理员根据各个发电公司申报竞价的上网数据，按照公平、公正、公开的原则制订机组组合计划以及各个机组在各个时段的出力，这个发电计划的主要目标是确保全网购电费用的最低，并满足电力系统的各种约束。

制定日发电计划的过程较为复杂，交易管理员在接收到各个发电公司上报的竞价数据后，需要对这些数据进行一系列的复杂计算后才能得到一个具有可行性的发电计划。交易管理员在对第2天的发电计划进行制订的过程中，需要考虑到系统、机组以及网络等各种条件的约束条件，其中系统约束主要包括系统总负荷平衡、静备用以及旋转备用约束；机组约束主要包括机组出力范围、爬坡速度以及最小启停时间约束；网络约束主要包括区域内线路及区域间联络线传输能力的约束。正是这些约束对发电计划的限制，使得交易管理员在制定发电计划的过程中最首要的问题便是如何将这些约束条件最优化。

二、发电计划的编制过程

发电计划的编制包括机组组合模块、网络数据准备模块及阻塞管理模块，发电计划编制的具体过程如图1所示：

图1发电计划制订过程

编制发电计划的过程中首先应该是取得各种数据，这些数据包括负荷预测值、各个发电公司的报价数据以及系统控制的参数等。交易管理员在机组组合模块中若是首次对初始机组组合进行计算，则在计算的过程中不需要考虑到网络安全的约束，只考虑到系统和机组对发电计划的约束。交易管理员根据对机组组合的计算结果来分配各个机组各时段的出力，然后根据取得的网络拓扑数据对各个线路的潮流进行计算。阻塞管理模块便是根据这些数据来判断是否有线路潮流越限，若不存在潮流越限的情况，则表示发电计划已经制订结束；但若发现其中存在线路潮流越限的情况，则阻塞管理模块的目标函数应当制定为全网购电费用最低，以此来计算出一个机组组合调整策略，最后返回至机组组合模块。而机组组合模块的数据是根据阻塞管理模块传来的机组进行相应的调整，在满足其他约束的基础上，安排机组组合的目标应当为全网购电费用最低，机组组合模块、网络数据准备模块及阻塞管理模块之间的循环，最终才能得到满足系统、机组以及网络等各种条件约束的发电计划。

三、各个模块的具体算法

（一）机组组合模块

电力系统中的峰谷差在一定程度上决定了在某些情况下必须有机组的启停，总的来说，电力市场条件下的机组组合需要解决如下两个问题：其一便是确定一昼夜内各个时段的机组的最优组合或者开停机次序；其二便是确定机组启动及停用的时间或者机组开停机计划。机组组合在计算的过程中属于混合整数的非线性规划问题，数学处理的方式较为复杂，目前解决机组组合的常用方法包括排队法、动态规划法以及拉格朗日松弛法。而电力系统的复杂性决定了无论采取何种方法的计算都是十分繁杂的。因此，我们可以在电力市场的条件下采用简化而有效的算法对机组组合进行计算。比如先将各机组按价格高低排队，根据系统及机组约束计算得到初步优化的机组组合，然后以边际机组为中心，以5、6台或者更多的机组作为带宽，采用动态规划法对机组组合进行优化。

（二）网络数据准备模块

网络数据准备模块的计算方法包括负荷分配与潮流计算。潮流计算中各个发电公司所属各个机组单独报价，将全天分成48个时段，各个时段可以报不同的价格，价格曲线为单调递增的折线或平线。而负荷分配的计算方法是先从数据库中取得机组组合计划，然后根据各个机组的报价数据利用线性插值法或动态规划法对各个机组的出力进行分配。线性插值法能处理的报价曲线包括单调递增的折线或平线。负荷分配与潮流计算的计算速度有所不同，动态规划的计算时间较长不适用于实时机组发电计划的计算中。线性插值计算速度快，主要适用于实时调度计划的计划中。负荷分配与潮流计算的精度没有明显差异，但潮流计算软件较为成熟，各种通用的算法可以满足工程的相关要求。

（三）阻塞管理模块

发电计划的可行性必须通过安全校验，阻塞管理模块的主要功能是当制订的发电计划引起线路阻塞时，如何采用花费最小的代价来消除阻塞。消除线路潮流越限的状况可以调整机组的出力，或者改变机组组合，甚至可以切负荷。由于大的电力系统线路和节点个数多，各种算法复杂。因此可以立线性模型，采用线性规划或者拉格朗日松弛法的方法解决线路阻塞问题。

总结

在电力市场的条件下，发电计划的制订处于核心地位，采用合理的软件结构及可靠实用的算法可以在满足全网购电费用最低的条件下有效地缩短整个发电计划的制订时间。本文中所阐述的发电计划软件各个组合模块的算法及程序经过电力市场实际运行的检验，获得了较为满意的效果。

参考文献：

[1]张扬，武亚光，张志刚等.电力市场中考虑安全校核的发电计划生成策略[J].电力系统自动化，2011，25（9）：6-8.

[2]胡世骏，陈中元，刘充许等.华东区域电力市场省（市）发电竞价结果安全校核及优化调整系统[J].现代电力，2012，23（6）：88-92.