TCCs不能告诉大家实际的能量价格,能量价格只能是由相应的合同或实时电力市场决定。显然的,赢得TCC的投标者都相信母线之间的平均价格差别总是高于即时拍卖中标的价格。这样的话,拥有适当的TCCs,实时输电价格就可以得到很好的套购保值。如果实时输电价格较高,合同持有者就会通过TCC的收入得到补偿。然而,实时输电价格可能比TCC的成本高也可能更低。
例如,图2表示了一种实际的运行调度状态,电网的经济调度使得母线3有较多的发电量,成本为2.6分。母线2上的发电机会成本是2.3分,由于价格太贵而不能发电,母线1的发电成本是2分。
每一个电网使用者依据这个短期价格付费,通过ISO按照适当的节点价格买卖电量。从一条母线向另一条母线传输电力的实时输电价格与节点之间的价格差刚好相等。由ISO收取的电网总使用费为3000(2.6)-2 100(2.6)-900(2)=540。母线1与母线3之间的阻塞价格差别为0.6,需要付费480(0.6)给母线1到母线3的TCCs合同持有者。母线2与母线3之间的阻塞价格差别为0.3,需要付费840(0.3)给母线2到母线3的TCCs合同持有者。总共付给TCC合同持有者的费用为480(0.6)+840(0.3)=540。因此,即使调度状况和电网运行的经济性发生变化时,使用电网以后收入的阻塞费用足以承担对TCC的义务。
对于从母线1到母线3的TCCs合同持有者,在母线3供给电能的实际成本是2分,与母线1的价格相同:对于从母线2到母线3的TCCs合同持有者,供给母线3电能的实际成本是2.3分,与母线2的价格相同。TCCs合同持有者能够使得传输阻塞价格得到很好的回购保值。当电网运行状况发生改变的时候,有可能出现阻塞费用比TCC的价格要高的情况。在竞争性的电力市场中,平均的阻塞付费是不一定能够调节或保证长期的价格稳定的,带有一定的经营风险。然而,TCC合同持有者确信可以得到:不管负载的模式怎样变化,对不确定的传输阻塞费用可以有一定程度的长期稳定性。
4 考虑损耗和无功功率因素
当然,TCC的拍卖模式应该考虑线路损耗、无功功率、非线性的交流负载形式。这时,TCC是根据有功和无功负载共同确定的。然而,上述的数学模型还需要扩展以能够计入损耗的影响。由于TCC仅要求在产生阻塞时付费,设定参考母线的价格为0,那么,损耗和其他的分量都看作相对于参考母线,引入YPs和YOs参数来满足功率平衡方程。
考虑了有功负载矢量YP和无功负载矢量YQ的约束条件变为K(YP,YQ,YPs,YQs),包含了可预知的和突发的线路潮流限制,以及母线电压极限约束。对于更普遍发生的情况,假设ISO总是具有足够的收益:对于任一可行的TCCs组合和电网经济调度状况,对TCCs的短期阻塞付费义务总是小于ISO的阻塞收益。因此,产生一套可行的TCCs组合是非常必要的,以使得套购保值具有较小的风险。拍卖的目标是寻找可行TCCs组合,能够最大化输电阻塞费用收入。
对应的非线性即时拍卖问题变为
和前面一样,相应的约束条件和变量也能够确定市场清算价格。对应的问题包括
这样的话,每一个节点的阻塞市场价值由矢量λP和λQ共同确定,某一个中标的TCCi的机会成本就是。由互补松弛性原理知,对于一个正标的TCC,边际机会成本价格是
,投标者的租金是θi=Pbidi-PTCCi。因为租金总是正的,TCC的市场清算价格肯定低于投标价格。
5 展望
TCC即时拍卖最优问题本质上是非线性最优潮流调度问题的一个特例。复杂性仅在于增加了一些很容易实现的线性约束条件——“投标确定”约束。尽管最优潮流模型也许很难应用于实时自动控制系统,但是当基于现有的TCCs贸易进行系统扩展时,这种拍卖算法只需要很小的改动就可以得到应用。
未来拍卖可以考虑更复杂的因数。比如,投标者可以提交多个投标方案,应用约束条件来求解中标组合方案。依靠解决相应问题的软件,投标者的Xi矢量的附加线性约束条件应该能够很容易的和更多的非线性约束条件配合。由此可见,一旦约束条件的可行解是0(没有中标),投标者的约束条件就能得到满足。
即时拍卖模型的公式是通用的,但它要求投标真实反映其目的。根据有功潮流,较少的损耗是合理的,既可以通过不平衡竟标来反映损耗,也可以通过必要的计算在参考母线上平衡损耗。对于无功功率,通过TCCs来平衡并不太理想,TCCs需要无功功率水平很难确定。伴随TCC投标的无功负荷可以获得一个近似值。形式上,这个近似值应该可以通过多个的投标,并且考虑投标约束来获得。一个单独的投标应该包含和有功投标相应的最大、最小无功输入水平。
即时拍卖应该是一种单一通道模式,属于一种顺序的拍卖模式。即时拍卖能够处理电力网络相互作用的影响,但是不能够处理可能决定投标最高价格Pbidi的发电合同和负荷合同的相互关系。对于一系列的即时拍卖,竟标可以修改一定的次数,直到没有竟标要求改变。对投标的某种限制是为了避免投标者的所谓战略性行为,这样可以为拍卖参与者提供全面的市场信息,以利于产生最大的投标价格。
需要注意的是,这种拍卖模式要求考虑到已经存在的TCCs。如果已经存在的TCC没有能够中标,它就应该卖回给市场,价格仍然应该是PTCCi。互补松弛性原理保证这一价格至少应该高于投标价格。因此,对于持有者不希望随便卖的TCCs,一个足够高的最低卖价可以保证TCC是保值的,TCC的持有者就能够基于市场价格买卖TCC。
上面所描述的即时拍卖模式实用于单一的,静态的TCCs。对于时变的TCCs,这种模式也可以分时段使用。例如,在英国,电力合同的价格不同,合同的时间段也可以不同,每年按照4 h为一个时间段,总共8769/4=2 190个时间段,以利于签订“电力期货协议”。原则上,即时拍卖模式可以包含多个整数时间间隔。投标可以是多个的时间间隔,在不同时间段采用不同的标的。网络和时间整数这两个约束条件保证了合同的可行性,目标函数定义为投标的现值。对于直流负载公式,即使对于大电网,这个最优问题也不会比现在已经解决了的一年8 760 h的调度问题更复杂。对于非线性问题,现在的软件能够在几分钟内求解一个大电网的单一时段最优问题。扩展到多个时段是可能的,但需要进一步的论证。
6 总结
实际电力网复杂的相互作用使通过简单地采用叠加办法确定点对点传输能力或传输阻塞合同不太可能,虽然这种方法对于简单的放射形系统是可能的。可以将约束条件表示为传输潮流约束,这也是电力系统经济调度的常规条件。现货市场通过投标进行电力网络经济调度,由即时拍卖竟标产生一套可行的传输阻塞合同。类似的,具有一系列线性边际约束条件的最优调度公式能够确定投标,允许竟标者表达出对传输阻塞合同各自的合理要求,ISO由此确定即时拍卖的中标和市场清算价格,这样的中标就可以最大化投标的价值。因此,拍卖暗中包含了所有可能的中标组合,没有必要预估一套负荷状态或相对应的传输阻塞合同。
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