电力市场中市场力与输电网阻塞管理.ppt
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1、第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力上次课的回顾1、OPF的计算(梯度、牛顿、解耦)2、OPF的应用1)节点电价的计算2)UC-OPF交易算法3)输电费用的计算4)输电网络分区5)阻塞管理第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介输电阻塞(transmission congestion)是指输电系统由于本身网络的容
2、量限制,不能满足所希望的输电计划的状态。它通常指输电系统在正常运行或进行事故安全检查时出现了以下几种情况:1 输电线路或变压器有功潮流超过允许极限;2 节点电压越限;3 超过输电线路的热容量限制和系统稳定性的限制。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 在在电电力力体体制制改改革革以以前前,电电力力交交易易通通常常只只在在相相邻邻区区域域进行,输电阻塞发生几率较小。进行,输电阻塞发生几率较小。电电力力市市场场环环境境下下,由由于于输输
3、电电网网的的完完全全开开放放准准入入,供供需需双双方方可可以以自自由由确确定定双双边边合合同同,自自由由竞竞价价,互互联联区区域域的的交交易易增增多多,甚甚至至出出现现第第三三方方转转运运交交易易,网网络络的的运运行行方方式式不不再再由由系系统统调调度度员员单单方方面面所所能能决决定定,而而是是由由市市场场中中所所有有电电能能交交易易的的共共同同组组合合来来决决定定。其其中中,由由于于任任意意一一笔笔交交易易的的电电量量和和传传输输路路径径均均具具有有不不可可预预测测性性,因因此此网络运行方式的变化完全是随机的。网络运行方式的变化完全是随机的。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管
4、理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 在在理理想想的的电电力力市市场场中中,电电力力系系统统中中任任意意节节点点的的发发电电机机可可以以自自由由地地向向任任意意节节点点的的负负荷荷供供电电,从从而而保保证证市市场场的的最大自由度。最大自由度。然然而而输输电电系系统统的的两两个个基基本本特特性性输输电电阻阻塞塞和和网网损损极极大地限制了这种自由度。大地限制了这种自由度。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞
5、管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 在传统的电力工业中,各发电实体统一调度,利润平均分摊。当实际运行中出现线路功率越限时,短期的处理方法是用行政的命令调整各发电机出力,如果经过调整仍不能满足电力系统的安全运行只能靠强行切除负荷,以降低流过线路的功率。长期的解决办法就是我们经常听到的对电网的扩建和设备的更新与替换。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 1)在实际的电力市场运作中,随着发
6、电、用电市场规模的增大,功率流动的随意性增大,且网络潮流的分布主要取决于电力交易的分布,而电力交易以利润最大化为导向,不可避免地出现输电费用较低的线路传输功率较大,发电成本较低的机组出力较大的情况,增加了发生阻塞的机会,特别是对于网络中原先输电能力较薄弱的区域内输电线路、变压器以及跨区域联络线来说,如果不采取任何干预措施,将会出现潮流越限的电能交易组合,形成阻塞.。o第一节输电网阻塞管理o1.输电网阻塞简介o 2).2).日前交易模型的简化处理。日前交易模型的简化处理。o 3).3).间间歇歇性性新新能能源源的的大大规规模模入入网网,使使得得输输电电网网发发生生阻阻塞的机率大增。塞的机率大增。
7、第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 这些方法都存在一个通病那就是:责权不清,资金分配不明晰。无论是对于系统运行人员还是电力系统中的各参与者,以上这些方法都无法给出公平或明确的经济信号。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力电力市场中的输电网阻塞管理与市场力第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 电力市场的出现就是要合理分配资源,公正、公平、公
8、开的对待所有参与者。传统的解决支路越限的方法,在新的环境下已不再适用,于是阻塞管理问题便应运而生。当线路潮流越限时如何分清各方的责任,如何给出正确而又及时的信息,保障电力系统安全稳定的运行,公正合理的缓解阻塞是各方研究的焦点。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节输电网阻塞管理1.输电网阻塞简介 阻塞现象的发生将会影响到输电网络的安全与稳定运行,对输电定价和电厂竞价策略均会带来显著影响。输电阻塞的出现可以造成以下后果:无法建立新的电力交易合同;使己有的合同不可行:出
9、现预料之外的强迫停运;局部地区的电价垄断等。因此,建立一种快速、有效、合理的阻塞管理机制对于电力市场的健康发展十分重要。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响oNo market clearing price,different nodal(zonal)prices(没没有有统一的市场出清价,只有不同的节点价统一的市场出清价,只有不同的节点价)oReduction in the
10、 efficiency of the market as measured by the social surplus(市场效率降低市场效率降低)oDead weight loss(产生社会效益损失产生社会效益损失)oCongestion Rents(市场盈余或阻塞费用市场盈余或阻塞费用)oZone partitioning of the market(市场分区市场分区)oReduction in the quantity traded(交易量减少交易量减少)oOpportunity to exercise market power(实现市场力的机会实现市场力的机会)ILLUSTATION E
11、XAMPLE Cm1=20+0.05pA/MW PA=700MW Cm2=25+0.1pB/MW PB=300MWDA=500MWDB=500MW200200MWLMPA=55/MWLMPB=55/MWunconstrainedABCm1=20+0.05pA/MW PA=550MW Cm2=25+0.1pB/MW PB=450MWDA=500MWDB=500MW5050MW=PABmaxLMPA=47.5/MWLMPB=70/MWconstrainedAB第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的
12、市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响 (1)(1)没有统一的市场出清价,只有不同的节点价 图中节点A、B各有一发电商和用户,节点A发电商报价函数CmA=20+0.05PA(/MW),最大供给量为PAmax=700MW,用户需求DA=500MW。节点B发电商报价函数CmA=25+0.1PB(/MW),用户需求DB=500MW。用户愿意支付均为80/MW第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一
13、节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响 (1)没有统一的市场出清价,只有不同的节点价 在无网络约束下,由于节点A的发电商供电成本比节点B的发电商供电成本低,将优先调度节点A的发电商。其中节点A用户从A发电商购买500MW;节点B用户从A发电商购买200MW,从B发电商购买300MW。如果以满足需求的最高发电商报价为结算的市场出清价,这样节点A和B的价格一样,均为55/MW。如果TAB=50MW,线路AB只能传送50MW。此时节点A用户从A发电商购买500MW,节点B用户由于网络阻塞只能从A发电商购买50MW,这样节点A的发电商出力为550M
14、W,节点A的电价为47.5/MW;节点B用户另外从节点B发电商购买450MW,这样,节点B的电价为70/MW。ILLUSTATION EXAMPLE Cm1=20+0.05pA/MW PA=700MW Cm2=25+0.1pB/MW PB=300MWDA=500MWDB=500MW200200MWLMPA=55/MWLMPB=55/MWunconstrainedABCm1=20+0.05pA/MW PA=550MW Cm2=25+0.1pB/MW PB=450MWDA=500MWDB=500MW5050MW=PABmaxLMPA=47.5/MWLMPB=70/MWconstrainedAB第六
15、章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响 (2)(2)网络阻塞使得社会效益达不到最大化,产生社会效益损失 按照经济学的观点:市场上的供求均衡可以使买者和卖者得到的总收益最大化,即社会效益达最大化。这里社会效益包含消费者剩余和生产者剩余,所谓消费者剩余为买者的支付意愿减去买者的实际支付量;生产者剩余为卖者出售一种物品得到的量减去卖者的成本;如果不考虑网络因素,需求和供给可达到均衡,此时
16、社会效益达到最大化。第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响(2)网络阻塞使得社会效益达不到最大化,产生社会效益损失在没有网络阻塞时:A节点社会效益=消费者剩余+生产者剩余 =(80/MW-55/MW)*700MW +55*700-700*(20+55)/2=29750 B节点社会效益=消费者剩余+生产者剩余 =(80/MW-55/MW)*300MW +55*300-300*(2
17、5+55)/2=12000社会效益=41750 7005580第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响(2)网络阻塞使得社会效益达不到最大化,产生社会效益损失当网络发生阻塞时:A节点社会效益=消费者剩余+生产者剩余 =(80/MW-47.5/MW)*550MW +47.5*550-550*(20+47.5)/2=25437.5 B节点社会效益=消费者剩余+生产者剩余 =(80/M
18、W-70/MW)*450MW +70*450-450*(25+70)/2=14625社会效益=40062.5 社会效益损失=41750-40062.5=1687.5。55047.580第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响(3)网络阻塞产生额外的阻塞费用(或交易盈余)网络阻塞产生额外的阻塞费用(或交易盈余)所谓交易盈余是指在输电网发生阻塞时,市场运行部门的运行所谓交易盈余是指在
19、输电网发生阻塞时,市场运行部门的运行成本与市场运行部门支付给发电公司的发电收益之差。这部分成本与市场运行部门支付给发电公司的发电收益之差。这部分费用由于是阻塞产生的,也称为阻塞费用。费用由于是阻塞产生的,也称为阻塞费用。LMPATABmaxMCQSSQMWMCQQMWSG Producer SurplusS-Dead weight loss/MWLMPBCongestedSD Consumer SurplusSM Congestion Rents第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输
20、电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响(3)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)阻塞前:阻塞前:交易中心从发电商收取:交易中心从发电商收取:700MW*55/MW+300MW*55/MW=55000 交易中心从用户收取:交易中心从用户收取:500MW*55/MW+500MW*55/MW=55000 阻塞后:交易中心向发电商支付:交易中心向发电商支付:550MW*47.5/MW+450MW*70/MW=57625/MW 交易中心从用户收取:交易中心从用户收取:500500MW*47.
21、5+500MW*70=58750MW*47.5+500MW*70=58750 交易盈余交易盈余=5875058750-57625=1125=1125LMP BASED RE-DISPATCH COSTpBMWLMPB=55The dispatch costs paid to the generators assuming no constraint:700MW*55/MW+300MW*55/MW=55000 The dispatch costs paid to the Load assuming no constraint:500MW*55/MW+500MW*55/MW=55000 14010
22、00900 8007006005004003002001000806018200100120Area A LoadArea B LoadCmA(pA)CmB(pB)pAMW/MWLMPA=55Paid to A Gen.Paid to B Gen./MWLMP BASED RE-DISPATCH COSTThe dispatch costs paid to the generators in constraint:550MW*47.5/MW+450MW*70/MW=57625/MWThe dispatch costs paid to the Load in constraint:500MW*4
23、7.5/MW+500MW*70/MW=5875058750 pBMWLMPA=47.5LMPB=7050MW Tran.Constraint1401000900 800700600500400300200 1000 0806040200100120Area A LoadArea B LoadpAMW/MWPaid to A Gen.Paid to B Gen./MW第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性
24、影响输电网阻塞的经济性影响(3)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)不同市场模式下阻塞费用的计算:不同市场模式下阻塞费用的计算:A A:节点价格结算模式:节点价格结算模式 阻塞费用阻塞费用=(LMPLMPi i-LMP-LMPj j)*T TijMAXijMAX 上例中:上例中:阻塞费用阻塞费用=(LMPLMPi i-LMP-LMPj j)*T TijMAXijMAX =(70-47.570-47.5)*50=1125*50=1125=交易盈余交易盈余 第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理电力
25、市场中的市场力与输电网阻塞管理电力市场中的市场力与输电网阻塞管理第一节第一节 输电网阻塞管理输电网阻塞管理 2.2.输电网阻塞的经济性影响输电网阻塞的经济性影响(3)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)网络阻塞产生额外的交易盈余(或阻塞费用)不同市场模式下阻塞费用的计算:不同市场模式下阻塞费用的计算:B B:联营模式(系统边际电价结算)在联营模式下,发用电双方分别向联营中心提交售电竟标和购电竞标。在不考虑输电约束的条件下,联营中心以购电费用最小为原则确定市场清算价格CI,M,以及各个发电节点的发电出力 Pi,t。这样,联营中心的总购电费用为:第六章第六章第六章第六章 电力市场中的市场力与输
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