跨區(qū)域省間富余可再生能源現(xiàn)貨交易優(yōu)化出清模型

胡晨旭，關(guān) 立，羅治強(qiáng)，李 哲，王 揚(yáng)，徐曉彤

（1. 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京市100192；2. 國(guó)家電網(wǎng)有限公司國(guó)家電力調(diào)度控制中心，北京市100031；3. 電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)研究與系統(tǒng)評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司），北京市100192）

0 引言

為發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用［1-3］和適應(yīng)可再生能源發(fā)電不確定性強(qiáng)的特點(diǎn)，可通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)充分挖掘可再生能源的跨區(qū)域省間消納空間，促進(jìn)棄水、棄風(fēng)、棄光電能的充分利用。

該市場(chǎng)定位為在落實(shí)各類中長(zhǎng)期外送計(jì)劃、交易之外開展的富余可再生能源發(fā)電的增量外送交易，即在送端省發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)資源已經(jīng)全部用盡，可再生能源仍有富余發(fā)電能力且可能造成棄水棄風(fēng)棄光時(shí)，在現(xiàn)有政策框架內(nèi)，充分利用國(guó)家電力調(diào)度控制中心（下文簡(jiǎn)稱國(guó)調(diào)）直調(diào)跨區(qū)域通道富余輸電能力，用市場(chǎng)化方式組織開展日前、日內(nèi)跨區(qū)域省間外送交易，盡最大可能消納可再生能源，同時(shí)為現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)［4］。

市場(chǎng)分為日前市場(chǎng)和日內(nèi)市場(chǎng)。日前市場(chǎng)主要用于考慮省內(nèi)消納能力和年度、月度跨區(qū)域交易計(jì)劃之后的可再生能源增量外送電能交易；日內(nèi)市場(chǎng)主要用于考慮日內(nèi)供需變化和日前外送計(jì)劃后的可再生能源富余電量的增量外送電能交易［5］。

目前，跨區(qū)域省間富余可再生能源現(xiàn)貨交易已由單一通道、單一對(duì)象的交易，逐漸發(fā)展為多區(qū)域、多通道、多買賣方、面向全網(wǎng)富余可再生能源的集中現(xiàn)貨交易，交易范圍涵蓋了全部國(guó)家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營(yíng)范圍。

市場(chǎng)出清采用了按照交易對(duì)價(jià)差定向?qū)?yōu)的匹配出清方法，考慮通道可用容量和輸電成本，按照交易路徑匹配買賣方多時(shí)段、多單據(jù)、多價(jià)位的購(gòu)售電需求，形成交易對(duì)并計(jì)算交易對(duì)價(jià)差，以社會(huì)福利最大化為目標(biāo)，按交易對(duì)價(jià)差由大至小依次成交。

隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)，跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易的交易范圍和規(guī)模將不斷擴(kuò)大，參與市場(chǎng)成員數(shù)量、報(bào)價(jià)段數(shù)和交易路徑增加后，交易對(duì)匹配數(shù)量指數(shù)級(jí)上升。采用當(dāng)前的出清方法存在出清計(jì)算量大、模型不易拓展等問(wèn)題，因此需要探索不同出清計(jì)算方法，開展不同算法間的對(duì)比分析以滿足未來(lái)跨區(qū)域省間現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展需要。

國(guó)內(nèi)針對(duì)跨區(qū)域省間電力交易的研究主要集中在跨區(qū)域省間中長(zhǎng)期電力交易、機(jī)制模式、可再生能源配額制等方面。文獻(xiàn)［6］介紹了歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)的情況，并提出對(duì)中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)的建議。文獻(xiàn)［7］提出了考慮輸電損耗及電源位置等成本的高低匹配撮合方法。文獻(xiàn)［8-9］針對(duì)中長(zhǎng)期跨區(qū)域省間交易特點(diǎn)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)流理論，設(shè)計(jì)了多種中長(zhǎng)期交易出清算法。文獻(xiàn)［10］中提出了區(qū)域電力市場(chǎng)Broker 系統(tǒng)中制定交易計(jì)劃的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)［11-13］建立了交易矩陣形式的交易計(jì)劃數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)［14］提出了跨區(qū)域省間交易穿越線損的補(bǔ)償方法。文獻(xiàn)［15-18］基于發(fā)電權(quán)交易的可再生能源跨省消納與交易機(jī)制的研究，分析了電力外送的交易模式。文獻(xiàn)［19-21］研究了國(guó)際電力市場(chǎng)中可再生能源的交易規(guī)則，詳細(xì)地分析了電價(jià)機(jī)制，完善了懲罰機(jī)制以及競(jìng)標(biāo)機(jī)制，有助于構(gòu)建合理有序、公平競(jìng)爭(zhēng)的全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)。

綜上所述，目前尚未見(jiàn)針對(duì)跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易優(yōu)化出清問(wèn)題的研究。本文結(jié)合中國(guó)特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)特點(diǎn)和跨區(qū)域省間輸電定價(jià)機(jī)制，構(gòu)建了基于電力流和交易流的跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)模型，提出了計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗折價(jià)的輸電成本計(jì)算方法。在競(jìng)價(jià)出清中，考慮了輸電通道可用容量、爬坡能力、斷面潮流限額等安全約束，以社會(huì)福利最大化為目標(biāo)，搭建了跨區(qū)域省間現(xiàn)貨優(yōu)化出清模型。算例對(duì)比了優(yōu)化出清和匹配出清的結(jié)果，驗(yàn)證了所提優(yōu)化出清模型的有效性，并說(shuō)明了所建模型的適用性。

1 跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)模型

1.1 交易網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建思路

中國(guó)已建成世界上規(guī)模最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行呈現(xiàn)跨區(qū)域省間輸電容量占全網(wǎng)負(fù)荷比重高、單一跨區(qū)域省間通道輸電容量大以及送受端交流電網(wǎng)強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。跨區(qū)域省間交易主要利用國(guó)調(diào)直調(diào)跨區(qū)域通道的富余輸電能力組織電力交易［18］。為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，交易網(wǎng)絡(luò)模型中不僅包含跨區(qū)域通道，還需要考慮跨區(qū)域通道的送受端交流電網(wǎng)模型，分析區(qū)域內(nèi)交流網(wǎng)絡(luò)的斷面阻塞和省間潮流流向等情況。

對(duì)于構(gòu)成交流環(huán)網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)，區(qū)域內(nèi)省間聯(lián)絡(luò)線的潮流分布情況受電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀態(tài)影響，無(wú)法準(zhǔn)確確定跨區(qū)域省間交易在區(qū)域內(nèi)的具體交易路徑。因此，可根據(jù)區(qū)域內(nèi)潮流總體流向選擇重要的阻塞斷面或設(shè)置虛擬通道作為區(qū)域內(nèi)省間輸電通道。

對(duì)于尚未形成交流環(huán)網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)，依據(jù)區(qū)域內(nèi)各省級(jí)電網(wǎng)間網(wǎng)絡(luò)連接的特點(diǎn)，選擇省間聯(lián)絡(luò)線或斷面作為區(qū)域內(nèi)省間輸電通道。

1.2 交易網(wǎng)絡(luò)

圖論理論中的圖是由若干給定的點(diǎn)及兩點(diǎn)間的連線所構(gòu)成的圖形，這種圖形通常用來(lái)描述某些事物之間的某種特定關(guān)系，用點(diǎn)代表事物，用連接線表示相應(yīng)2 個(gè)事物間的關(guān)系［22］。該理論已經(jīng)應(yīng)用在電力 系 統(tǒng) 最 優(yōu) 機(jī) 組 組 合［23］、經(jīng) 濟(jì) 調(diào) 度［24］等 很 多 方面［25-27］。文獻(xiàn)［28］將跨區(qū)域省間的中長(zhǎng)期電量交易優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為圖論中的網(wǎng)絡(luò)流問(wèn)題，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流模型進(jìn)行拓展，解決了通道交易電量的成分分解問(wèn)題。該模型可適用于中長(zhǎng)期電量?jī)?yōu)化問(wèn)題，但無(wú)法滿足跨區(qū)域省間現(xiàn)貨電力交易的電網(wǎng)安全和交易成本定價(jià)需求，仍需解決多通道集中出清的分時(shí)容量限制和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)約束、買賣方跨區(qū)域省間交易全路徑電力追蹤、最優(yōu)路徑輸電成本計(jì)算等問(wèn)題。

本文結(jié)合跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易特點(diǎn)，按照電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的等值模型，定義有向圖中點(diǎn)和連接線在跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)模型中的物理含義。構(gòu)建有向圖如圖1 所示，有向圖中節(jié)點(diǎn)作為交易節(jié)點(diǎn)，有向圖中的連線為節(jié)點(diǎn)間電力傳輸?shù)妮旊娡ǖ馈?/p>

圖1 交易網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.1 Schematic diagram of transaction network

1）交易節(jié)點(diǎn)

交易節(jié)點(diǎn)通常為省級(jí)電網(wǎng)的等值節(jié)點(diǎn)，考慮部分省內(nèi)重要網(wǎng)絡(luò)斷面、小地區(qū)平衡差異等因素，也可將省級(jí)電網(wǎng)等值為多個(gè)交易節(jié)點(diǎn)。交易節(jié)點(diǎn)分為賣電節(jié)點(diǎn)和買電節(jié)點(diǎn)，出售電能量的交易節(jié)點(diǎn)稱為賣電節(jié)點(diǎn)，購(gòu)買電能量的交易節(jié)點(diǎn)統(tǒng)稱為買電節(jié)點(diǎn)。

2）輸電通道

跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)中的輸電通道可分為物理輸電通道和虛擬輸電通道。物理輸電通道主要包括跨區(qū)域省間聯(lián)絡(luò)線、省間聯(lián)絡(luò)線、區(qū)域電網(wǎng)和省內(nèi)交流輸電斷面。虛擬輸電通道可用于區(qū)域內(nèi)多省送受入電力總和約束或多通道輸電容量約束，也可作為交流環(huán)網(wǎng)中省間虛擬交易通道。

輸電通道的傳輸方向分為正向傳輸、反向傳輸和雙向傳輸?？筛鶕?jù)國(guó)家能源戰(zhàn)略要求，預(yù)設(shè)跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)中輸電通道的傳輸方向，確保交易路徑輸電方向符合政策要求。

1.3 交易路徑

交易路徑由賣電節(jié)點(diǎn)和買電節(jié)點(diǎn)之間的輸電通道按順序連接形成，如圖2 所示。

圖2 交易路徑示意圖Fig.2 Schematic diagram of transaction path

1.3.1 交易路徑的搜索

交易路徑搜索采用基于A-STAR 算法的跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)尋徑算法，按照既定原則，在跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易網(wǎng)絡(luò)中，搜索各對(duì)買賣節(jié)點(diǎn)間的交易路徑。

路徑搜索過(guò)程應(yīng)不重復(fù)經(jīng)過(guò)同一交易節(jié)點(diǎn)和同一輸電通道，避免在同一區(qū)域內(nèi)往復(fù)穿越。

1.3.2 交易路徑的電力流及交易流

在跨區(qū)域省間現(xiàn)貨市場(chǎng)中，輸電費(fèi)采用最優(yōu)路徑收費(fèi)機(jī)制?？鐓^(qū)域省間現(xiàn)貨市場(chǎng)根據(jù)不同通道的輸電費(fèi)及線損，以輸電費(fèi)最低為原則確定最優(yōu)交易路徑，買方按照最優(yōu)交易路徑承擔(dān)輸電費(fèi)，按照實(shí)際交易路徑承擔(dān)線損。

因此，需要根據(jù)交易路徑途經(jīng)的輸電通道和交易節(jié)點(diǎn)確定交易路徑的電力流和交易流，通過(guò)電力流確定交易路徑的可用輸電容量，通過(guò)交易流確定交易路徑的輸電成本。

根據(jù)跨區(qū)域省間交直流聯(lián)絡(luò)線和重要省內(nèi)交流輸電斷面的順序連接，確定交易路徑在各輸電通道上的電力流，解決網(wǎng)絡(luò)阻塞和穿越潮流問(wèn)題。根據(jù)交易路徑途經(jīng)的送端省級(jí)電網(wǎng)、送端區(qū)域電網(wǎng)、中轉(zhuǎn)區(qū)域電網(wǎng)、跨區(qū)域聯(lián)絡(luò)線和受端區(qū)域電網(wǎng)確定交易路徑的交易流，考慮輸電費(fèi)和網(wǎng)損折價(jià)，計(jì)算交易路徑的輸電成本。

2 跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易優(yōu)化出清

2.1 優(yōu)化目標(biāo)及約束

2.1.1 優(yōu)化目標(biāo)

跨區(qū)域省間富余可再生能源交易根據(jù)買方和賣方報(bào)價(jià)，考慮跨區(qū)域聯(lián)絡(luò)線的可用容量，計(jì)及跨區(qū)域聯(lián)絡(luò)線、區(qū)域電網(wǎng)和賣方電網(wǎng)的輸電費(fèi)及網(wǎng)損，以社會(huì)福利最大化為目標(biāo)進(jìn)行出清，目標(biāo)函數(shù)如下。

式 中:C為 社 會(huì) 福 利；Bt，sum為t時(shí) 段 購(gòu) 電 費(fèi) 用 總 和；Ot，sum為t時(shí) 段 售 電 費(fèi) 用 總 和；qt，j，n為t時(shí) 段 買 電 節(jié) 點(diǎn)j的 第n段 報(bào) 價(jià) 對(duì) 應(yīng) 的 成 交 電 力；pt，j，n為t時(shí) 段 買 電 節(jié)點(diǎn)j的 第n段 報(bào) 價(jià) 價(jià) 格；qt，i，m為t時(shí) 段 賣 電 節(jié) 點(diǎn)i的 第m段 報(bào) 價(jià) 對(duì) 應(yīng) 的 成 交 電 力；pt，i，m為t時(shí) 段 賣 電 節(jié) 點(diǎn)i的 第m段 報(bào) 價(jià) 價(jià) 格；xt，h為t時(shí) 段 交 易 路 徑h送 端 成交電力；sh為交易路徑h計(jì)及網(wǎng)損折價(jià)的輸電價(jià)格；T為交易時(shí)段集合；I為賣電節(jié)點(diǎn)集合；Mi為賣電節(jié)點(diǎn)i的報(bào)價(jià)段集合；J為買電節(jié)點(diǎn)集合；Nj為買電節(jié)點(diǎn)j的報(bào)價(jià)段集合；H為交易路徑集合。

本文中的社會(huì)福利指的是所有買方購(gòu)電總成本減去賣方售電總成本及輸電成本所產(chǎn)生的收益。該優(yōu)化目標(biāo)根據(jù)買賣方的申報(bào)電價(jià)及申報(bào)電力，以每條交易路徑上每時(shí)段的成交電力作為決策變量，從而得到最大社會(huì)效益目標(biāo)下的交易路徑成交電力。

2.1.2 約束條件

1）賣電電力約束

式 中:qt，i為t時(shí) 段 賣 電 節(jié) 點(diǎn)i的 成 交 電 力；ot，i，m為t時(shí)段賣電節(jié)點(diǎn)i的第m段申報(bào)電力。

2）買電電力約束

式 中:qt，j為t時(shí) 段 買 電 節(jié) 點(diǎn)j的 成 交 電 力；bt，j，n為t時(shí)段買電節(jié)點(diǎn)j的第n段申報(bào)電力。

3）輸電通道最大可用容量約束

式 中:lt，d，min和lt，d，max分 別 為t時(shí) 段 輸 電 通 道d的 最 小和最大輸電功率；rt，d為t時(shí)段輸電通道d的初始輸電功率計(jì)劃值；lt，d為t時(shí)段輸電通道d的成交電力。

4）輸電通道爬坡約束

式 中:lt，d，p，min和lt，d，p，max分 別 為t時(shí) 段 輸 電 通 道d的 最小和最大爬坡功率。

5）交易路徑與賣電節(jié)點(diǎn)電力流轉(zhuǎn)移約束

式中:W為交易路徑與賣電節(jié)點(diǎn)交易流轉(zhuǎn)移因子矩陣；whi為交易路徑h與賣電節(jié)點(diǎn)i間的功率轉(zhuǎn)移因子；Mh為交易路徑h的賣電節(jié)點(diǎn)集合。

6）交易路徑與買電節(jié)點(diǎn)電力流轉(zhuǎn)移約束

式中:V為交易路徑與買電節(jié)點(diǎn)交易流轉(zhuǎn)移因子矩陣；vhj為交易路徑h與買電節(jié)點(diǎn)j間的功率轉(zhuǎn)移因子；ρd為輸電通道d的網(wǎng)損；Dh為交易路徑h中的輸電通道集合；Nh為交易路徑h的買電節(jié)點(diǎn)集合。

7）交易路徑與輸電通道電力流轉(zhuǎn)移約束

式中:E為交易路徑與輸電通道電力流轉(zhuǎn)移因子矩陣；ehd為交易路徑h與輸電通道d間的功率轉(zhuǎn)移因子；ρd，h，k為 交 易 路 徑h中 的 第k條 輸 電 通 道d的 網(wǎng)損；nd，h為輸電通道d在交易路徑h中的數(shù)量；st，d為t時(shí)段輸電通道d的成交電力。

2.2 交易路徑輸電成本計(jì)算

跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易中考慮購(gòu)電雙方交易路徑的輸電費(fèi)和網(wǎng)損，將買方申報(bào)電價(jià)和電力折算至賣電側(cè)；交易路徑的輸電成本為購(gòu)電方申報(bào)電價(jià)與折算至賣電側(cè)的申報(bào)電價(jià)之差，具體如下。

式中:Ipower和Iprice分別為折算至賣電側(cè)的買方申報(bào)電力和電價(jià)；Jpower和Jprice分別為買方申報(bào)電力和電價(jià)；α和β為折價(jià)系數(shù)；s為交易路徑輸電成本；D為交易路徑的輸電通道集合；Kd，price為輸電通道d的輸電價(jià)格；Dr為輸電通道r在交易路徑的輸電通道數(shù)量；ρr為輸電通道r的網(wǎng)損。

3 算例分析

本文為了便于開展匹配出清和優(yōu)化出清算法的結(jié)果對(duì)比和合理性分析，采用典型的雙買方、雙賣方、多路徑的跨區(qū)域省間現(xiàn)貨交易場(chǎng)景。

3.1 場(chǎng)景描述

賣方為S 省和Q 省，買方為Z 省和J 省。買賣方共A、B、C 這3 條物理輸電通道。交易路徑一共4 條，每條路徑中包含1 個(gè)輸電通道，其中Q 省送Z省和Q 省送J 省共用輸電通道C，交易網(wǎng)絡(luò)模型示意圖見(jiàn)附錄A 圖A1。算例分析所用場(chǎng)景的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)、通道輸電價(jià)格和通道輸電損耗均為虛擬數(shù)據(jù)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄A 表A1 至表A3。

3.2 定向?qū)?yōu)出清

3.2.1 定向?qū)?yōu)出清算法介紹

按照高低匹配的方式，將賣方報(bào)價(jià)按照從低到高排序，將可能的交易路徑折算到送端的買方報(bào)價(jià)按照從高到低的順序排序，報(bào)價(jià)最低的賣方和報(bào)價(jià)最高的買方優(yōu)先成交，按照買賣方報(bào)價(jià)價(jià)差遞減的原則依次出清。

存在價(jià)差相同的多個(gè)交易對(duì)時(shí)，買賣方的成交電力按照交易申報(bào)的電力比例進(jìn)行分配。市場(chǎng)依次出清，直至買方/賣方申報(bào)電量全部成交，或者買賣方價(jià)差為負(fù)，或輸電通道無(wú)可用空間，交易結(jié)束。

3.2.2 匹配交易對(duì)

按照買賣方可行的交易路徑，形成4 組交易對(duì)，匹配結(jié)果見(jiàn)附錄A 表A4。其中，交易對(duì)3 與交易對(duì)4 共用輸電通道C。

3.2.3 計(jì)算交易對(duì)價(jià)差和路徑輸電成本

按照交易路徑輸電成本計(jì)算方法，根據(jù)買賣方報(bào)價(jià)信息，計(jì)算各交易對(duì)的價(jià)差，按買賣方價(jià)差形成交易對(duì)序列，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄A 表A5 和表A6。

3.3 2 種出清算法結(jié)果對(duì)比

3.3.1 分省出清結(jié)果

從分省出清結(jié)果看，J 省成交電力最大，Z 省成交電力最小，匹配出清和優(yōu)化出清的出清結(jié)果相同，如附錄A 圖A2 所示。

3.3.2 交易路徑成交結(jié)果

交易路徑成交結(jié)果見(jiàn)附錄A 表A7，2 種出清算法的結(jié)果存在差異。從賣方看，匹配出清中S 省只與J 省成交，Q 省與J 省、Z 省均有成交；優(yōu)化出清中S 省與J 省、Z 省均成 交，Q 省只與J 省 成交。

在匹配出清中，由于交易對(duì)S 省送J 省的價(jià)差最大，優(yōu)先占用輸電通道B 完成交易，S 省申報(bào)電力完全成交。J 省剩余申報(bào)電力，在交易對(duì)Q 省送J 省中通過(guò)輸電通道C 成交。在優(yōu)化出清中，S 省申報(bào)電力仍然完全成交，但價(jià)差最大的交易對(duì)S 省送J省，在沒(méi)有通道阻塞的情況下，沒(méi)有完全成交。

3.4 社會(huì)福利比較

由于匹配模型和優(yōu)化模型中的社會(huì)福利計(jì)算方法不同，匹配模型的社會(huì)福利是所有交易對(duì)價(jià)差與成交電力的乘積之和，優(yōu)化模型的社會(huì)福利是購(gòu)電費(fèi)用減去售電費(fèi)用和輸電費(fèi)用。因此，根據(jù)2 種模型的出清結(jié)果，采用相同的社會(huì)福利計(jì)算方法，比較不同社會(huì)福利計(jì)算方法下2 種模型的社會(huì)福利。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄A 表A8 和表A9。采用不同的計(jì)算方法，雖然交易路徑成交電力不一樣，但2 種模型的社會(huì)福利均一樣。

3.5 偏差原因分析

通過(guò)結(jié)果對(duì)比分析得知，雖然2 種模型的交易路徑出清結(jié)果不一致，但是最終的社會(huì)福利是一致的。這主要是由于出清模型中的優(yōu)化目標(biāo)有可能存在多個(gè)最優(yōu)解的情況。

假設(shè)共有4 個(gè)交易對(duì)，每個(gè)交易對(duì)的價(jià)差依次為60、50、40、30 元/（MW·h）。每個(gè)交易均對(duì)應(yīng)相同的買賣方，即要求4 個(gè)交易對(duì)的成交電力總和需要滿足買賣方申報(bào)電力約束。通過(guò)調(diào)整交易對(duì)成交電力，可使3 種成交結(jié)果的社會(huì)福利均相同，但每個(gè)交易對(duì)的成交電力不同，見(jiàn)附錄A 圖A3。

若要和匹配出清結(jié)果一致，即實(shí)現(xiàn)價(jià)差大的交易對(duì)優(yōu)先成交，可通過(guò)完善優(yōu)化出清模型，在保持交易對(duì)價(jià)差大小順序不變的前提下，擴(kuò)大各交易對(duì)價(jià)差的偏差幅度，但當(dāng)交易對(duì)數(shù)量過(guò)大或交易對(duì)價(jià)差初始偏差幅度不大時(shí)，仍有可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)出清結(jié)果滿足按價(jià)差順序成交的要求。

3.6 對(duì)比分析

3.6.1 優(yōu)化出清模型可拓展性分析

當(dāng)出清模型需要考慮更多安全約束或拓展更豐富的報(bào)價(jià)模式時(shí)，優(yōu)化模型更易于維護(hù)，且能尋求最優(yōu)解。

基于交易路徑的電力流轉(zhuǎn)移矩陣可幫助拓展跨區(qū)域省間交易網(wǎng)絡(luò)的交易節(jié)點(diǎn)，并適應(yīng)多級(jí)調(diào)度所轄市場(chǎng)成員參與市場(chǎng)的需要。通過(guò)進(jìn)一步豐富交易路徑的內(nèi)涵，考慮交易路徑電力流對(duì)省內(nèi)關(guān)鍵支路或斷面的影響，可提高阻塞管理的精細(xì)化水平。

3.6.2 優(yōu)化出清模型適應(yīng)性和合理性分析

優(yōu)化模型出清存在出清結(jié)果不易解釋性，結(jié)果未嚴(yán)格遵循交易買賣方價(jià)差順序成交等問(wèn)題。具體影響表現(xiàn)為以下4 個(gè)方面。

1）匹配出清中當(dāng)出現(xiàn)因網(wǎng)絡(luò)安全約束需要調(diào)減出清量時(shí)，可根據(jù)交易對(duì)出清序列，按照交易對(duì)價(jià)差大小以及與阻塞通道的關(guān)聯(lián)程度，按既定原則調(diào)整出清量。優(yōu)化出清中根據(jù)目標(biāo)和約束自動(dòng)調(diào)整出清量，無(wú)法明確每個(gè)交易對(duì)成交量的阻塞情況，難以對(duì)阻塞管理的合理性進(jìn)行分析。

2）跨區(qū)域省間交易中的輸電費(fèi)需要考慮網(wǎng)損折價(jià)，網(wǎng)損折價(jià)與買賣方報(bào)價(jià)相關(guān)，優(yōu)化模型中各交易路徑采用標(biāo)準(zhǔn)輸電費(fèi)，未精確考慮每段報(bào)價(jià)的網(wǎng)損折價(jià)，影響報(bào)價(jià)折算和買賣方價(jià)差的準(zhǔn)確性。

3）匹配出清中按照交易對(duì)價(jià)差依次成交，報(bào)價(jià)高的買方優(yōu)先占用輸電成本低的輸電通道，與報(bào)價(jià)低的賣方成交。優(yōu)化出清中是以總體社會(huì)福利最大為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了輸電通道輸電權(quán)的隱式分配，無(wú)法保證每個(gè)交易對(duì)的成交過(guò)程滿足既定規(guī)則。

4）根據(jù)目前的出清定價(jià)機(jī)制，雖然分省出清結(jié)果相同，但由于交易路徑成交電力不同，將導(dǎo)致各買方出清電價(jià)不同，從而影響各買方的購(gòu)電費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了跨區(qū)域省間現(xiàn)貨優(yōu)化出清模型，通過(guò)典型算例分析可知，2 種出清模型在目前市場(chǎng)機(jī)制下均能實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利最大化的目標(biāo)。采用優(yōu)化出清模型具備較強(qiáng)的可拓展性，配合相應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制和交易規(guī)則，按照實(shí)用化要求完善出清模型后，可支撐跨區(qū)域省間現(xiàn)貨市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

另外，中國(guó)基于特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行，呈現(xiàn)交直流耦合、送受端耦合、上下級(jí)耦合的特點(diǎn)。部分省間或省內(nèi)市場(chǎng)中考慮的電網(wǎng)安全約束，需要根據(jù)本市場(chǎng)或其他市場(chǎng)出清結(jié)果才能確認(rèn)。采用優(yōu)化出清模型和匹配出清模型均無(wú)法單獨(dú)在出清過(guò)程中完全考慮所轄范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)約束。同時(shí)，基于直流潮流的電力流計(jì)算存在一定誤差，仍需通過(guò)安全校核判斷交易結(jié)果是否滿足安全約束，并校正交易結(jié)果。

因此，為保證兩級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)出清結(jié)果的可執(zhí)行性和市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，仍需進(jìn)一步加強(qiáng)省間和省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)出清結(jié)果的高效協(xié)調(diào)和提升現(xiàn)貨出清和安全校核的協(xié)同運(yùn)作水平。

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