交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化出清方法

劉聰，周京陽，Mohammad SHAHIDEHPOUR，余加喜，許丹，姚一韻

（1.海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，海南省?？谑?570203；2.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京市 100192；3.Robert W.Galvin 電力創(chuàng)新中心（伊利諾伊理工大學(xué)），芝加哥60616，美國）

0 引言

隨著電力現(xiàn)貨市場建設(shè)的推進(jìn)和可再生能源的大規(guī)模接入，可控高壓輸電技術(shù)在更大區(qū)域范圍內(nèi)基于一定程度精確的潮流控制對系統(tǒng)資源進(jìn)行安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式配置［1-3］的能力得到廣泛關(guān)注。特別是在電力現(xiàn)貨市場環(huán)境［1］下，通過包含高壓直流（high voltage direct current，HVDC）輸電系統(tǒng)的交直流混聯(lián)系統(tǒng)的一體化優(yōu)化調(diào)度的建模，構(gòu)建考慮靜態(tài)安全校核的交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化市場出清方法［4-5］，對于提升跨區(qū)跨省電力現(xiàn)貨市場優(yōu)化調(diào)度和市場交易的精益化管理和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有重要意義。

在調(diào)度計(jì)劃和電力市場等應(yīng)用場景中，對于交直流混聯(lián)系統(tǒng)需要針對支路的交流潮流采用線性化方法和松弛凸化［6］處理的模型進(jìn)行求解。對于不考慮網(wǎng)損［7］或模擬網(wǎng)損分?jǐn)偟膬?yōu)化計(jì)算，可以簡化采用線性化直流潮流模型［8］。一般地，將HVDC 線路作忽略控制參數(shù)的聯(lián)絡(luò)線靜態(tài)等值［9-10］，將配套機(jī)組出力關(guān)聯(lián)至HVDC 的輸電功率進(jìn)行建模。

為確保交直流混聯(lián)系統(tǒng)出清結(jié)果的安全性和有效性，可以針對端口功率的不匹配情況將交直流混聯(lián)系統(tǒng)的靜態(tài)安全校核與市場出清進(jìn)行一體化求解。交直流混聯(lián)系統(tǒng)的靜態(tài)安全校核的首要任務(wù)是考慮電力網(wǎng)絡(luò)約束的安全校驗(yàn)問題，一般認(rèn)為有2 個(gè)方法:一個(gè)是常用的節(jié)點(diǎn)對線路的功率轉(zhuǎn)移線性化靈敏度因子（linear sensitivity factors，LSF）的方法，另一個(gè)則是Benders 分解方法［11-12］。前者在一般優(yōu)化模型中可直接事先確定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移矩陣，利用LSF 對越限潮流約束進(jìn)行量化，優(yōu)點(diǎn)是簡單易實(shí)施，常應(yīng)用于基于混合整數(shù)線性規(guī)劃法的機(jī)組組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度領(lǐng)域，缺點(diǎn)在于不能做到對于安全越限約束消除的自動(dòng)尋優(yōu)；而后者則在研究中用于自動(dòng)閉環(huán)處理和求解約束不可行子問題，適用于需要自動(dòng)精確處理可能出現(xiàn)一定程度功率和電壓等越限的應(yīng)用場景。

在交直流混聯(lián)系統(tǒng)市場出清模型和方法方面，對國內(nèi)外已有的研究［4，13-15］進(jìn)行歸納，并和本文的研究思路進(jìn)行對比。1）在模型方面，以文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［15］為代表的研究涉及系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和市場化模式，但未給出交直流混聯(lián)系統(tǒng)市場出清計(jì)算模型；2）國內(nèi)外現(xiàn)有的交直流輸電線路的跨區(qū)跨省經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式，如文獻(xiàn)［4］提出的事先確定好聯(lián)絡(luò)線輸電費(fèi)率作為罰因子加入目標(biāo)函數(shù)，并未在現(xiàn)貨市場機(jī)制下解決直流輸電系統(tǒng)市場化出清建模的問題。

綜上，本文提出了考慮靜態(tài)安全校核的交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場優(yōu)化調(diào)度和交易出清框架。以新型的基于電壓源換流器的高壓直流（voltage source converter based high-voltage direct current，VSC-HVDC）輸電系統(tǒng)參與批發(fā)市場出清建模的應(yīng)用為例，將VSC-HVDC 輸電線路的系統(tǒng)參數(shù)化模型應(yīng)用于交直流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中，基于Benders 分解方法對交直流系統(tǒng)的交流潮流安全約束機(jī)組組合（security constrained unit commitment，SCUC）優(yōu)化調(diào)度問題進(jìn)行求解。在此基礎(chǔ)上，將直流系統(tǒng)的運(yùn)行模式等效為交流系統(tǒng)的虛擬電機(jī)對（virtual motor，VM）模型，建立了考慮偏差控制、直流系統(tǒng)過網(wǎng)網(wǎng)損和轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)的SCUC 和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（security constrained economical dispatch，SCED）的協(xié)調(diào)模型，提出了考慮靜態(tài)安全校核的交直流混聯(lián)系統(tǒng)電力現(xiàn)貨市場一體化協(xié)調(diào)出清的方法，提升了交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化調(diào)度和交易精益化管理的水平，并通過算例分析證明了模型和方法的正確性和有效性。

1 交直流系統(tǒng)現(xiàn)貨市場優(yōu)化運(yùn)行協(xié)調(diào)框架

交直流混聯(lián)系統(tǒng)現(xiàn)貨市場優(yōu)化調(diào)度和市場出清的一體化技術(shù)框架如圖1 所示。圖1 中，紅色虛線框表示含高壓直流線路的交直流混聯(lián)輸電批發(fā)市場的簡化計(jì)算流程:采用基于Benders 閉環(huán)校驗(yàn)的SCUC模型，并基于優(yōu)化調(diào)度的結(jié)果，計(jì)算HVDC 等值后的輸電批發(fā)市場SCED 出清受限優(yōu)化模型；外面的藍(lán)色虛線框表示SCUC/SCED 協(xié)調(diào)的偏差反饋控制流程，在現(xiàn)貨市場環(huán)境下，通過交直流混聯(lián)系統(tǒng)市場主體重新報(bào)價(jià)實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)調(diào)度和出清基于偏差δ規(guī)范化參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化；最后，在SCUC/SCED 偏差控制協(xié)調(diào)收斂但其所規(guī)定的最大甩負(fù)荷限值約束被打破的情況下，由電力市場監(jiān)管部門根據(jù)市場力完整信息等情況，對交直流混聯(lián)系統(tǒng)市場主體報(bào)價(jià)信息的初始化進(jìn)行重新審核，并要求調(diào)整后重新提交報(bào)價(jià)信息。

圖1 交直流系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場優(yōu)化運(yùn)行的協(xié)調(diào)框架Fig.1 Coordination framework of optimal operation for integrated spot market of hybrid AC/DC power system

2 交直流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型

2.1 基于換流器的直流系統(tǒng)建模

一般地，HVDC 輸電系統(tǒng)按照換流站所采用的技術(shù)形式可以分為2 種類型:傳統(tǒng)的電流源型和新型的電壓源型?？紤]到VSC-HVDC 在無功電壓和受端特性要求等方面的優(yōu)越特性［16］，本節(jié)以VSCHVDC 為例說明HVDC 的經(jīng)典運(yùn)行模型。如附錄A圖A1 所示，基于第h個(gè)連接于交流系統(tǒng)m的電壓源換流器（VSC）系統(tǒng)模型及其控制器參數(shù)［17］，結(jié)合整個(gè)直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式可以構(gòu)建VSC-HVDC 控制模式和系統(tǒng)潮流方程。以雙端VSC-HVDC 直流線路為例，其電路示意圖及其VSC-HVDC 控制模式和系統(tǒng)潮流方程見附錄A。直流線路擴(kuò)展為網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣參數(shù)形式的證明見附錄B。

2.2 交直流系統(tǒng)SCUC 模型

與純交流系統(tǒng)SCUC 模型相比，交直流混聯(lián)系統(tǒng)SCUC 模型的本質(zhì)區(qū)別在于所考慮的靜態(tài)安全校核需要考慮交直流系統(tǒng)的端口功率偏差為零，即考慮直流系統(tǒng)參數(shù)化優(yōu)化調(diào)度SCUC 模型的目標(biāo)函數(shù)為輸電批發(fā)市場的交直流系統(tǒng)有功和無功功率總的不匹配量［14］最小，反映了網(wǎng)絡(luò)安全約束起作用的程度，需要通過形成Benders 割的方式反饋給主問題，進(jìn)而基于Benders 有限次數(shù)的良好收斂性［14］，通過閉環(huán)的網(wǎng)絡(luò)安全約束校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對完整SCUC問題的求解。

理論上，基于Benders 求解交直流系統(tǒng)SCUC模型的基礎(chǔ)思路［14］在于將SCUC 問題分解為機(jī)組組合主問題和網(wǎng)絡(luò)安全約束校驗(yàn)線性規(guī)劃子問題。首先，為避免系統(tǒng)平啟動(dòng)，由主問題確定純交流系統(tǒng)的機(jī)組組合解，用以模擬交直流系統(tǒng)等效初始化的解；然后，基于交直流系統(tǒng)端口功率匹配程度進(jìn)行優(yōu)化，子問題基于交流潮流對機(jī)組組合結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，一旦交直流系統(tǒng)端口的有功和無功功率出現(xiàn)不匹配，則相應(yīng)的Benders 割約束返回到主問題中，重新進(jìn)行求解，主子問題通過迭代計(jì)算，直至所有交直流系統(tǒng)端口不匹配情況消除為止。

本文SCUC 模型在文獻(xiàn)［14］模型的基礎(chǔ)上，考慮實(shí)際運(yùn)行中HVDC 日調(diào)度計(jì)劃的交易電量約束為:

3 交直流系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場出清方法

交直流混聯(lián)系統(tǒng)的現(xiàn)貨市場出清本質(zhì)上是含多類約束的大規(guī)模非線性混合整數(shù)規(guī)劃問題。本文在交直流混聯(lián)系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上，對比分析VSCHVDC 在經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式［15］和市場化運(yùn)營模式［14］下的系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指標(biāo)。其中，經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式將VSC-HVDC 線路功率設(shè)置為計(jì)劃相對固定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式；市場化運(yùn)營模式則采用對VSCHVDC 線路進(jìn)行等值虛擬發(fā)電機(jī)的處理方法，以直流線路出節(jié)點(diǎn)和入節(jié)點(diǎn)分別作等值虛擬發(fā)電機(jī)來模擬VSC-HVDC 線路在市場機(jī)制作用下功率靈活控制的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。從優(yōu)化計(jì)算模型的角度，本文關(guān)于交直流混聯(lián)系統(tǒng)的SCED 市場出清模型直接基于其SCUC 模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行，其創(chuàng)新性重點(diǎn)關(guān)注VSC-HVDC 運(yùn)行方式對交直流系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場交易規(guī)則的受限優(yōu)化出清。

3.1 直流系統(tǒng)的損耗模型

在現(xiàn)貨市場中，根據(jù)直流系統(tǒng)的各端口對功率的協(xié)調(diào)控制方式不同，直流系統(tǒng)的網(wǎng)損主要有2 種處理方法。

3.1.1 各端不獨(dú)立運(yùn)行的HVDC 損耗模型

在VSC-HVDC 各端不獨(dú)立運(yùn)行（以保障安全）的情況下，且若輸電批發(fā)市場的Benders 主問題未計(jì)及直流系統(tǒng)的網(wǎng)損Ploss，則Benders 子問題可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定損耗率l1的大小，直流系統(tǒng)在電力現(xiàn)貨市場中的VM 等值模型如圖2 所示。圖中:為直流系統(tǒng)在SCUC 優(yōu)化調(diào)度模型中的出端口的有功功率；分別為直流系統(tǒng)在SCED優(yōu)化調(diào)度模型中的進(jìn)端口和出端口的有功功率；為直流系統(tǒng)在SCUC 優(yōu)化調(diào)度模型中的進(jìn)端口的有功功率。VSC-HVDC 損耗的表達(dá)式為:

圖2 直流系統(tǒng)在電力現(xiàn)貨市場中的VM 等值模型Fig.2 Equivalent VM model for DC power system in electricity spot market

式中:l0為系數(shù)。

式（2）等效將max {l1,l0}作為Benders 主、子問題最優(yōu)VSC 端口有功功率之間的偏差控制閾值。關(guān)于直流線路的損耗在市場出清模型中的多項(xiàng)式線性化擬合處理方法，可采用一次多項(xiàng)式擬合[18]或者二次多項(xiàng)式擬合[4]方法。由于VSC 潮流在一定時(shí)間內(nèi)可反向，在實(shí)際中需要基于big-M 法的邏輯選擇問題[19]對VSC-HVDC 潮流方向進(jìn)行判斷，當(dāng)且僅當(dāng)流入、流出節(jié)點(diǎn)滿足正方向要求時(shí)，才能應(yīng)用式(2)的損耗線性等效模型。否則，需作反方向的處理。

3.1.2 各端獨(dú)立運(yùn)行的HVDC 損耗模型

在VSC-HVDC 各端獨(dú)立運(yùn)行的情況下，有功功率和無功功率可四象限運(yùn)行。如圖2 所示，為進(jìn)一步精確模擬VSC-HVDC 在現(xiàn)貨市場中的作用，可直接基于SCUC 求解出實(shí)際網(wǎng)損，表達(dá)式為:

本節(jié)直流系統(tǒng)的網(wǎng)損模擬對應(yīng)了直流系統(tǒng)在現(xiàn)貨市場中的2 種處理方法，而輸電過網(wǎng)網(wǎng)損可用于直流系統(tǒng)等值虛擬發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)的參考成本信息。

3.2 直流系統(tǒng)市場出清的等值模型

在現(xiàn)貨市場中，出于安全因素的考慮，HVDC輸電系統(tǒng)往往采用經(jīng)濟(jì)調(diào)度的形式而不直接參與市場出清的建模。本節(jié)采用外部交流等值法［20］模擬HVDC 輸電系統(tǒng)在現(xiàn)貨市場出清中的不同運(yùn)營模式和運(yùn)行方式。由如圖2 可知，雙端VSC 直流系統(tǒng)可以等效為VM，直流系統(tǒng)斷面整體所等值的VM的定義，其中，按照聯(lián)絡(luò)線支路功率流向?yàn)檎较虻戎礦M，VL為虛擬負(fù)荷，VP為虛擬發(fā)電機(jī)。對于直流系統(tǒng)不同的損耗模型，如式（4）和式（5）所示，2 臺(tái)虛擬電機(jī)負(fù)荷和出力之間相應(yīng)地滿足一定的功率關(guān)系:

在此基礎(chǔ)上，最終的交直流一體化SCED 市場出清模型中的物理機(jī)組和VM 的出力約束須結(jié)合定價(jià)機(jī)組情況建模。

3.3 交直流系統(tǒng)一體化市場出清模型

在單邊交易競價(jià)的交直流一體化SCED 市場出清模型中，需要統(tǒng)籌考慮交流系統(tǒng)的物理發(fā)電機(jī)出力模型和直流系統(tǒng)等值VM 的出力模型，如式（6）所示，以最小化交直流系統(tǒng)的整體費(fèi)用F為目標(biāo)進(jìn)行出清。

式中:FAC和FDC分別為交流和直流系統(tǒng)的購電成本。其中，F(xiàn)DC來自直流系統(tǒng)等值VM 的報(bào)價(jià)費(fèi)用曲線，在市場出清模型中FDC可模擬為直流控制斷面過網(wǎng)網(wǎng)損和輸電轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)［21］之和。

限于篇幅，本文略去典型的市場出清模型中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)約束、輸配電價(jià)和網(wǎng)損等的描述，僅對特殊約束條件進(jìn)行。對于物理發(fā)電機(jī)和VM 的建模，按式（7）統(tǒng)一進(jìn)行論述。

4 算例分析

以混合交直流系統(tǒng)為例，在文獻(xiàn)［14］原始6 節(jié)點(diǎn)交流系統(tǒng)數(shù)據(jù)和雙端VSC-HVDC 數(shù)據(jù)之上僅修改了靜態(tài)母線負(fù)荷分布系數(shù)比例，分布系數(shù)的比例分別為0、0.4、0.2、0.2、0.2、0。各端口換流器功率均以流出節(jié)點(diǎn)為正。交直流混聯(lián)系統(tǒng)則是將交流系統(tǒng)數(shù)據(jù)的母線1 到母線5 之間的交流線用雙端VSCHVDC 線路代替。

算例應(yīng)用場景如附錄C 圖C1 所示。批發(fā)市場包括通過聯(lián)絡(luò)線聯(lián)結(jié)的輸電網(wǎng)A 和B 以及和輸電網(wǎng)集成的各配電系統(tǒng){Ai}和{Bk}，其中，Ai和Bk為集成到輸電系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)編號(hào)。將VSC-HVDC等效成虛擬發(fā)電機(jī)參與現(xiàn)貨批發(fā)市場出清的建模，為簡單起見，直流系統(tǒng)等值VM 的報(bào)價(jià)費(fèi)用曲線FDC簡化為僅包含直流系統(tǒng)的網(wǎng)損或其線性擬合函數(shù)，直流系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)由系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)按照實(shí)際核定成本在現(xiàn)貨市場之外根據(jù)市場規(guī)則進(jìn)行場外的分?jǐn)偱c結(jié)算。VSC-HVDC 在現(xiàn)貨市場中的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式主要設(shè)置為2 種算例:算例1 為固定負(fù)荷跟蹤，在SCED 市場出清中固定跟蹤SCUC 負(fù)荷結(jié)果；算例2 為電量交易控制，在SCED 市場出清中所研究時(shí)間周期內(nèi)的交易電量不變。

4.1 交直流系統(tǒng)的初始化

為了避免初始化的平啟動(dòng)［23］，可以先采用Matpower 交流潮流［24-25］計(jì)算全交流6 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，并用全交流系統(tǒng)的交流潮流計(jì)算的線路1-2 始、末端有功功率分別代替直流線路1-2 的始、末端的交流側(cè)有功功率Pterm，1和Pterm，2；而用全交流系統(tǒng)的交流潮流計(jì)算的線路1-2 始端無功功率結(jié)果和末端電壓幅值V2分別代替直流線路1-2 的始末端的交流側(cè)無功功率Qterm，1和交流側(cè)電壓E2，從而實(shí)現(xiàn)了對VSC-HVDC 線路1-2 兩端分別初始化運(yùn)行于有功功率-無功功率（PQ）模式和有功功率-電壓（PV）模式的模擬。初始化發(fā)電機(jī)有功出力Pg0由主問題得到，其他的變量初始化可以由交直流混聯(lián)系統(tǒng)的交流潮流計(jì)算結(jié)果給出發(fā)電機(jī)無功出力Qg0和電抗X0。由附錄A 式（A4）和式（A5）中關(guān)于第h個(gè)換流器端口交流側(cè)有功功率Pterm，h和無功功率Qterm，h的定義等式關(guān)系等得到初始有功功率PAC，0、初始交流側(cè)有功功率Pterm，0和初始交流側(cè)無功功率Qterm，0。

在采用交流潮流計(jì)算Pterm，0、Qterm，0和式（3）的基礎(chǔ)上，為模擬算例2 中VSC-HVDC 傳輸功率的增量ΔPdc對應(yīng)的直流系統(tǒng)損耗，采用一次多項(xiàng)式等值損耗的簡化處理方法。設(shè)l1=0.02，l0=0，則雙端VSC-HVDC 的出、入節(jié)點(diǎn)等值的2 臺(tái)虛擬發(fā)電機(jī)的出力增量可以分別表示為ΔPdc和ΔPdc(1-l1)。同時(shí)，設(shè)置δ=2.5%。

4.2 交直流批發(fā)市場出清結(jié)果分析

首先，分析不同VSC-HVDC 日前運(yùn)行方式下市場出清的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如表1 所示。相對于嚴(yán)格按照交流潮流Benders 安全校驗(yàn)的SCUC 結(jié)果安排VSC-HVDC 計(jì)劃功率，考慮日交易電量不變的“受限優(yōu)化”VSC-HVDC 計(jì)劃功率，可以有效節(jié)約日前批發(fā)市場購電成本105.818 7 美元。相比于交直流系統(tǒng)一體化優(yōu)化調(diào)度SCUC 計(jì)算結(jié)果，交直流系統(tǒng)一體化市場出清SCED 計(jì)算結(jié)果可以有效節(jié)約日前批發(fā)市場系統(tǒng)購電成本2 520.80～2 626.62 美元（相對節(jié)約比例為2.32%～2.42%），提高了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

表1 不同VSC-HVDC 日前運(yùn)營方市場出清的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Table 1 Economic indicators of market clearing for different VSC-HVDC day-ahead carriers

然后，分析市場SCED 出清結(jié)果的具體情況。圖3 至圖5 依次為雙端VSC-HVDC 等效虛擬發(fā)電機(jī)的出力Pterm1和Pterm2、發(fā)電機(jī)g1 至g3 的有功出力和批發(fā)市場能量的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)M1至M6，交流線路L1至L6的負(fù)載率見附錄C 圖C2。圖3（a）和圖3（b）分別對應(yīng)算例1 和算例2 的計(jì)算結(jié)果。需要說明的是，本文簡化節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)為能量部分和阻塞部分價(jià)格之和，ME，1至ME，6為能量部分價(jià)格，透明部分增量對應(yīng)阻塞電價(jià)。結(jié)合算例具體系統(tǒng)參數(shù)可知，在相同時(shí)段下，交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場SCED 優(yōu)化出清的算例2 在交直流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度SCUC 直接SCED 出清程序算例1 的基礎(chǔ)上做了分時(shí)段的“受限優(yōu)化”。如圖4 所示，在開機(jī)機(jī)組中，部分負(fù)荷電量由物理機(jī)組g2 轉(zhuǎn)由機(jī)組g1 供給，削減了時(shí)段18 和19 的尖峰電價(jià)達(dá)3.37 美元/(MW·h)，增加了時(shí)段20和21的阻塞電價(jià)達(dá)2.65 美元/(MW·h)，具體如圖5 所示。

圖3 雙端VSC-HVDC 系統(tǒng)中等效虛擬發(fā)電機(jī)的出力Fig.3 Equivalent output of virtual power plants in bi-terminal VSC-HVDC system

圖4 物理發(fā)電機(jī)g1 至g3 的有功出力Fig.4 Active power output of physical generators g1-g3

圖5 批發(fā)市場能量的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)Fig.5 Locational marginal prices of energy in wholesale market

實(shí)際運(yùn)行中，不管交直流混聯(lián)系統(tǒng)出清是采用算例1 還是算例2 的控制模式，均驗(yàn)證了本文所描述的交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化電力現(xiàn)貨市場出清模型和方法適用于經(jīng)典的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)理論。最后，給出基于Bender 交流潮流安全校驗(yàn)的VSC-HVDC 運(yùn)行結(jié)果和主問題的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果，包括換流器的運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)組組合結(jié)果等，詳見附錄C。

交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化優(yōu)化調(diào)度（或市場）出清問題在對應(yīng)的SCUC 與SCED 模型計(jì)算結(jié)果之間存在一定的偏差，需滿足一定的偏差控制閾值要求（本文設(shè)置為δ=2.5%）。相比于交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化SCED 市場出清直接跟蹤SCUC 算例1 的結(jié)果（SCUC 與SCED 的偏差為2.32%），交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化SCED 市場出清作“受限優(yōu)化”算例2 的結(jié)果（SCUC 與SCED 的偏差為2.42%）在基于SCUC或SCED 的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提升效率方面具有更大的優(yōu)勢。

關(guān)于本文在學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用等方面已有的討論如附錄D 所示。

5 結(jié)語

在交直流混聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上，本文給出了進(jìn)一步擴(kuò)展研究計(jì)及VSC-HVDC 的交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化現(xiàn)貨市場能量交易SCUC 優(yōu)化模型，并基于Benders 的交流潮流安全校驗(yàn)求解SCUC，給出現(xiàn)貨市場對輸電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，提出了VSC-HVDC 直流線路在現(xiàn)貨市場中的等值虛擬電機(jī)對的模型，并基于該等值方法實(shí)現(xiàn)了交直流混聯(lián)系統(tǒng)的一體化現(xiàn)貨市場SCED出清，并基于偏差控制實(shí)現(xiàn)最大程度的協(xié)調(diào)優(yōu)化，以保障交直流輸電現(xiàn)貨市場的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)營。

通過交直流輸電市場算例，給出了基于偏差控制的優(yōu)化調(diào)度SCUC 和市場出清SCED 協(xié)調(diào)的結(jié)果對比，證明了交直流系統(tǒng)一體化市場出清計(jì)算效果在其一體化優(yōu)化調(diào)度計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上提升了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。同時(shí)，分析了VSC-HVDC 在負(fù)荷跟蹤模式和日交易量不變模式的情況下系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指標(biāo)，從而驗(yàn)證了本文所描述的模型和方法適用于經(jīng)典電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化電力現(xiàn)貨市場的出清，提升了交直流混聯(lián)系統(tǒng)一體化調(diào)度和交易精益化管理的水平。

后續(xù)研究將在交直流系統(tǒng)現(xiàn)貨市場出清方法的規(guī)范性、包含直流輸電系統(tǒng)在內(nèi)的市場主體的監(jiān)管機(jī)制和金融輸電權(quán)等方面展開。針對可再生能源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)營商的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)等，對直流系統(tǒng)等值的虛擬發(fā)電機(jī)的報(bào)價(jià)費(fèi)用曲線擬合進(jìn)行精細(xì)化建模，以期通過柔性直流系統(tǒng)在現(xiàn)貨市場中的優(yōu)化運(yùn)行控制和交直流系統(tǒng)一體化市場出清提升可再生能源在電力系統(tǒng)中的消納水平。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版（http：//www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx），掃英文摘要后二維碼可以閱讀網(wǎng)絡(luò)全文。