电力市场理论与技术电力市场运营系统课件.ppt

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1、电力市场理论与技术-电力市场运营系统,电力市场运营系统（国内常称为电力市场技术支持系统）,1 市场模式与市场运营系统 2 典型电力市场运营系统功能配置 3 我国电力市场运营系统总体结构,1市场模式与市场运营系统,电力市场运营系统内涵：电力市场运营系统是一套计算机数据处理系统，它根据电力市场模式，实现电力市场的规则，以支持电力市场的运营，既保证电力市场的公平、公正和公开竞争，又保证电力系统的安全、稳定、优质和经济运行。市场运营系统与市场模式的关系：电力系统的具体情况（如：电网、电源、用户）和社会的具体情况（如：政治、经济、法律、文化、历史等）决定了当地电力市场的模式；而电力市场的模式又决定了市场

2、的结构和运行规则；进而市场结构、运行规则及当时的技术水平共同决定了电力市场运营系统（EMOS）的构成及功能。,反过来，电力市场运营系统又将影响市场结构和运行规则；市场结构和运行规则也影响市场模式；市场模式进一步影响电力系统和社会生活,1市场模式与市场运营系统（续）,2典型电力市场运营系统功能配置,英国早期的电力市场改进的EMS系统 市场决策支持系统：计划和价格的确定 结算系统：处理结算和帐单 测量表计系统 市场参与者接口系统：报价，发布，市场与其它子系统互联,纽约 Power Pool(NYPP)报价处理系统开放访问即时信息系统（OASIS）负荷预报 安全约束的机组组合 交换计划系统 EMS系

3、统 历史数据管理系统 节点边际电价处理系统,2典型电力市场运营系统功能配置,独立系统运行机构（ISO)实时自动发电控制 网络安全运行 阻塞管理 机组组合 电能现货市场 输电和辅助服务市场,2典型电力市场运营系统功能配置,综合上述各例，可以大致归纳出电力市场运营系统的基本功能结构,2典型电力市场运营系统功能配置,我国现阶段发电市场运营系统的概念模型 电能量计量系统（Tele-Meter Reading,TMR）交易管理系统（Transaction Management System，TMS）能量管理系统（Energy Management System，EMS）结算系统（Settlement a

4、nd Billing System，SBS）合同管理系统（Contract Management System，CMS）即时信息系统（Same-time Information System,SIS）数据网络系统（State Power Data Network，SPDnet）报价处理系统(Bidding Processing System，BPS)发电报价系统(Generation Bidding System，GBS),3 我国电力市场运营系统总体结构,3.1电能量计量系统（Tele-Meter Reading,TMR）,电力市场下的的电能量计量系统,电能量计量系统是电力市场运营的基础。为

5、了实现公平、公正、公开的电力交易，建设一套精确、可靠、安全可信的电能量计量系统，以满足市场运行、结算和考核的需要是十分必要的。电力市场对电能量计量系统的新要求扩大了计量范围 为每个市场的每种产品（服务）提供计量 为各种结算规则和价格提供计量数据 为负荷预测提供基础数据,电力市场下的电能量计量系统,提高了测量精度 测量精度直接关系到电费的计算，影响企业的收入 提高了系统可靠性的要求 系统的失误将直接引起电费的漏计和误计，引起纠纷和提请仲裁 对系统效率、实时性提出了一定的要求 系统需支持每天给出上一天的电力交易初步结算清单的要求 对系统的处理能力、开放性、灵活性提出了更高的要求 计量的公正性。,计

6、量系统基本功能,分时电能计量 电表或电表处理器应具有电能测量、分时段累积、存储的功能。积分周期应可调，目前最短的积分周期设置为1min（考虑部分辅助服务的结算需要和考核时），一般设置为5min30min，与调度计划下发的周期（如：每10min下发一次调度计划）或交易时段（如：30min为一个交易时段）相对应。,计量系统基本功能,数据采集 厂站端数据远传可采用数据集中器（电表处理器）方式、终端服务器方式或电表直接远传的方式。随着SPDnet各级数据网络的建设和不断完善，电能量计量数据的远传应采用网络传输方式。网络传输方式大大提高了数据的传输速度和传输容量，提高了通信的可靠率，同时可方便地实现多主

7、站数据通信和数据共享。,计量系统基本功能,数据处理 系统应具有完善的数据合理性校验功能，如电能量读数（底数）与时段数据偏差值校验、限值校验、功率因数偏离值校验等。应提供主、校表数据校验和处理功能。,计量系统基本功能,电能量计量系统与其他系统的接口,与即时信息系统的接口电能量计量系统需向即时信息系统提供有关计量数据，以支持即时信息系统的信息发布和查询功能的实现 与交易管理系统的接口 电能量计量系统需向交易管理系统提供有关计量数据，以支持交易管理系统负荷预测功能的实现及交易计划的编制,电能量计量系统与其他系统的接口,与EMS系统的接口 EMS系统应向电能量计量系统提供其统计、计费、考核功能所需的各

8、种实时数据，如各种辅助服务的实际投运情况的数据、调度命令信息；电网事故处理信息及其他相关的数据、信息。与结算系统的接口 电能量计量系统应向结算系统提供结算所需的带时标的分时段电能量数据及各种电能量的统计数据,电能量计量系统与其他系统的接口,与合同管理系统的接口 电能量计量系统应向合同管理系统提供各种实际发用电能量数据，以支持合同管理系统对合同执行情况的跟踪（也可由结算系统提供）,3.2 能量管理系统,概述,EMS是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和培训的工具。EMS主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。EMS涉及计算机硬软件的各个方面。它最

9、终是通过EMS应用软件来实现对电力系统的监视、控制和管理。,概述,能量管理系统与配电管理系统,发电,用户,配电,输电,发电效率管理,能量管理系统,配电管理系统,用户侧管理,GEM,DSM,DMS,EMS,能量管理系统的总体结构,能量管理系统,培训模拟,网络分析,数据收集与监控,支持系统,操作系统,计 算 机,能量管理,能量管理系统的总体结构,广域网,RTU,RTU,RTU,RTU,电力系统,SCADA,局域网,商用数据库,网络分析系统,运行计划系统,用户界面,EMS,模拟培训系统,发电管理系统,能量管理系统的应用软件,数据收集,状态估计,实时模式,自动发电控制,安全约束调度,预想故障分析,研究

10、模式,机组组合,水电计划,交换计划,燃料计划,检修计划,发电计划,系统负荷预测,母线负荷预测,潮 流,安全约束调度,电 压 稳定,预想故障分析,最优潮流,网络等值,短路电流,暂态稳定,调度员培训模拟,新EMS体系结构,Compaq,Sun,通用平台（基于扩展ORB核心的中间件）,基于,IEC 61970 CIM/CIS,的数据库中间件平台,IBM,HP,Solaris UNIX,Tru64 UNIX,AIX UNIX,Win NT,图形,界面,前置,通讯,Web,报表,Web,浏览器,调度员培训仿真系统,DTS,操作系统,各种硬件,通用平台,数据库平台,应用平台,电力应用软件,培训仿真,电子商

11、,务工具,LINUX,Other PC,网络互,连通讯,GIS,AGC,NAS,DMIS,DMS,SCADA,TMR,PTMS,LFS,交易员培训仿真系统,PTS,3.3 报价处理系统,功能概述,报价处理系统是随着电力市场的建立而新引入的，是实现发电公司竞价上网的关键环节，其主要功能分两大模块：一是用户管理，包括机组管理、报价员管理等；二是报价管理，这部分功能随着市场规则的不同，内容也有所差异，可以包括当日重申报价、次日报价/重申报价、多天数据申报、远期市场数据申报、历史报价下载、中期PASA（充裕性评估：Projected Assessment of System Adequacy）、短期P

12、ASA申报以及数据有效性检验等。,功能概述,机组报价数据提供机组的报价曲线机组技术数据机组状态（运行、停机、检修等）；机组最大出力限制；机组最低可调出力；各交易时段机组各出力段升负荷速率；各交易时段机组各出力段降负荷速率；各交易时段机组可调容量；发电机组是否可以参加AGC。对可AGC机组，申报AGC段上、下限值，段速率等。,功能概述,一台600MW燃煤机组的典型报价：（08：00）,MW小时,500,350,200,0,15,200MW最小负荷,300MW,400MW,600MW,容量,报价系统与其他系统的接口,与交易管理系统的接口交易管理系统所需要的有关各电厂的数据，包括报价及机组的技术参数

13、，主要来自报价处理系统与结算系统的数据接口报价处理系统提供给结算子系统的主要是发电商的报价/重申报价,3.4 交易管理系统,交易管理系统的基本功能,充裕度评估中、长、短期负荷预测电价预测检修计划的优化制定供热计划系统充裕度分析与评估（包括发电、辅助服务和网络的充裕度）电能量交易计划（发电计划）制定交易计划制定安全校核阻塞管理,交易管理系统的基本功能,辅助服务计划制定无功计划（购网损电费和无功服务费综合最小）备用计划调频服务计划评估系统网损折算系数计算输电费计算辅助服务费计算,负荷预测,根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及天气，事件等的预报值，预测负荷的形态，曲线，最大值，最小值，平均值等等。

14、负荷预测分类：负荷预测分为系统负荷预测和母线负荷预测，系统负荷预测按周期又有超短期、短期、中期和长期之分。负荷经常随机波动。负荷又有一定的周期性，如本周一的负荷与上周一的相似，今天与昨天相似。,负荷预测,超短期负荷预测用于质量控制需5-10秒的负荷值，用于安全监视需1-5分钟的负荷值，用于预防控制和紧急状态处理需10-60分钟的负荷值，使用对象是调度员。短期负荷预测主要用于火电分配、水火电协调、机组经济组合和交换功率计划，需要1日-1周的负荷值，使用对象是编制调度计划的工程师。中期负荷预测主要用于水库调度、机组检修、交换计划和燃料计划，需要1月-1年的负荷值，使用对象是编制中长期运行计划的工程

15、师。长期负荷预测用于电源和网络发展，需数年至数十年的负荷值，使用对象是规划工程师。,负荷预测,负荷预测的精度 首先决定于对具体电力系统负荷变化规律的掌握，其次才是模型与算法的选择。影响负荷变化的因素主要有：国民经济发展人民生活用电季节天气节假日特殊事件,交易管理系统与其他系统的接口,交易管理系统与EMS的关系交易管理系统从EMS系统获得的数据包括：各时段或某些时段预计的输电系统的物理结构和参数；以及负荷预测结果及负荷分布情况；计划开始时刻的机组初始状态（前一计划的结果）；一些EMS分析结果，包括线路的稳定极限、电压稳定极限等；停运线路及设备信息。交易管理系统传给EMS系统的数据包括：安排出的交

16、易计划，包括机组的开停机计划、各时段的基本出力点；调频机组的安排；各种备用机组的安排。,交易管理系统与其他系统的接口,交易管理系统与报价处理系统的关系交易管理系统从报价处理系统获得各机组的各种技术信息和报价信息。技术信息包括：启动费用、停机费用；可调出力上限、可调出力下限、开停次数；最小持续运行时间、最小停运持续时间；各功率分段点对应的正常负荷调整升速度、降速率；调频速率、紧急备用调整符合速率；开、停机出力曲线等。报价信息包括各时段的功率价格曲线。交易管理系统传给PMS系统的数据包括：对相应机组的开停机计划及出力点安排；调频容量的预购；旋转备用、非旋转备用、替代备用容量的预购。,交易管理系统与

17、其他系统的接口,交易管理系统与结算系统的关系交易管理系统向结算系统提供的数据包括各机组的开停机计划及出力点安排；各时段的发电边际电价、售电电价；各机组的上调调节电价和下调调节电价。交易管理系统与合同管理系统的关系交易管理系统从CMS系统获得的数据包括：发电商与电网公司的发电合同，包括一段时间内的发电功率和结算电价。,交易管理流程,电能量交易,辅助服务交易,充裕度前评估,充裕度后评估,输电费用计算,交易管理流程,充裕度前评估,发电充裕度评估,负荷预测,强迫出力计划,机组检修计划,充裕度评估计算,输电充裕度评估,设备检修计划,设备容量分析,传输能力分析,交易管理流程,电能量交易,发电计划,远期发电

18、计划,短期发电计划,网络安全分析,阻塞管理,安全分析,网损折算,远期网损折算,短期网损折算,交易管理流程,辅助服务交易,备用交易,中长期备用交易,短期备用交易,无功交易,中长期无功交易,短期无功计划,调频交易,中长期调频交易,短期调频交易,中长期黑启动方案制定,3.5 合同管理系统,合同管理的作用,合同在电力市场中发挥着重要作用。电力市场的成员可用合同来管理和防范风险。活跃的电力合同交易是一个有竞争性的电力市场的重要组成部分。各种各样的合同为交易各方提供了更多的选择余地和获利的机会。合同管理系统应对合同的制订、管理、执行及评估提供全过程的技术支持。电力经营者需要具备市价预测的能力，深入了解市价

19、跳动的主要因素；合乎逻辑的合同估算能力，以发掘有利的交易机会；有效的组合管理，通过对各种经营活动的有效组合，控制全面的风险，引导寻找有利的交易机会。,合同的类型,物理交易（合同）按照商品市场的规律，从事电力商品买卖活动的交易。物理交易的作用在于实现商品的产销关系金融交易（合同）利用金融衍生工具，以普通电力商品为交易对象，但没有实物交割的买卖活动电力市场中常用的金融交易一般包括：期货、期权和差价合约,3.6 结算管理系统,结算系统的意义和作用,结算管理系统是对电力市场中所涉及的各种合同的经济结算和计算过程。结算管理系统既与电力市场运营软件中的其他许多系统有关联，又涉及到财务、税务和金融等问题；是

20、集核算、查询、管理、分析、预测于一体的全方位、多功能的管理系统。结算管理系统是合同、交易和计量的有效延续；是各方经济利益的最终体现；是市场经济内在规律的外在表征，在电力市场运营中具有不可或缺的经济意义。结算管理系统的作用是：根据合同的内容，对某一特定时间段，已经终结的合同的当事人应履行的义务进行归总，以货币的形式或折合电量的形式给出结算结果。此外，结算管理系统还应具有报表打印、数据管理和综合查询功能。,结算对象,电力市场中的各种合同，包括期货合同、现货合同、实时合同、辅助服务合同、网间交换合同等；这些合同是区别于纸面合同形式的数字化和模型化的合同，可以由计算机软件直接处理。,结算内容,不同的市

21、场模式和规则，结算的内容也不尽相同，一般来说，结算系统应该包含以下内容：计划发电电量的结算 实时指令调整电量的结算 违约电量的结算 容量电费的结算 辅助服务的结算 输电费结算市场管理费计算等,结算数据,结算系统所依据的数据包括TMR系统、SCADA/EMS系统的数据。合同内容或合同条款所描述的是双方的行为规范或双方认可的标准，而合同行为的实际发生额必须也只能由调度执行结果决定。TMR系统、SCADA/EMS系统的数据就是电力市场行为的历史或实时记录，这些数据经双方确认或由电力监管部门确认后作为结算的数据依据。,结算算法,结算算法在具体合同中体现。这些算法一般表现为一组表达式，而且往往是有条件的

22、四则运算表达式，它们描述了合同双方在不同情况下的结算细则。不同时期的、不同当事人所签定的合同，其内容和算法也不尽相同。然而，尽管每份合同在算法上各不相同，其算法的表现形式却有共同性，即算法模式大致相同或相似，可以表述为更具一般性的数学模型，由计算机实现合同文本的数字化。,结算管理系统的数据特点,数据量大结算系统需要对电力市场交易所涉及的各类合同（包括期货合同、现货合同、实时合同、辅助服务合同）进行系统、连续、全面、综合地核算和监督；数据需要存储的时间比较长，因为合同直到结算完毕并无疑义后才能进行转移备份；数据需要保存时间较长，需要在一个相对较长的时段内保存以便随时查询或核对。,结算管理系统的数

23、据特点,数据及时性要求高由于电力系统本身的实时特性，实时交易发生频率很快；电能供应的可靠性要求电力系统必须连续运行，因此需要在线结算，从而增加了结算系统的难度。数据结构复杂合同涉及的内容较多，计算方法复杂；合同形式多种多样，条款间相互约束较多；数据来源渠道较多，存储形式不尽相同。,结算管理系统的数据特点,数据加工处理方法既要严格又要灵活结算的严肃性体现为一套严格的结算准则和方法，并对各结算细节进行明确的规定，必须严格执行，不得任意更改；当相关的市场运营规则、合同形式、合同内容等发生变化时，这些准则和方法还要便于及时修改，因此相应的软件模式、算法设计必须灵活。,结算管理系统的数据特点,数据可靠性

24、、安全性和保密性要求高由于涉及到公司之间的交易合同的保密性和公开的时延要求，加强人员管理和计算机网络管理，确保系统的安全可靠。对结算前的数据依据和结算后的数据结果也必须充分考虑安全性和保密性。数据具有可校验性由于结算是各方利益的最终体现，各方的结算系统的结果具有可对照性，可以互相校验，从而有利于结算结果可信度的判定。,3.7 即时信息发布系统,即时信息发布系统的作用,即时信息发布系统主要完成生产数据和市场信息的发布、存档、交换、检索及处理，使所有市场成员能够及时地、平等地访问相关的市场信息，保证电力市场的公平、公正、公开。,即时信息发布系统的内容,企业间电子邮件服务 WEB浏览服务 发布预测和

25、计划数据：第一阶段实现次日负荷预测和次日购电计划的发布；第二、三阶段发布下周及下月的负荷预测和市场预测 发布当日数据。第一阶段实现当日负荷预测、购电计划、实际负荷、系统及电厂实际出力、系统频率、电压考核点电压、关口点电量的发布；第二阶段发布分钟级实时运行工况图；第三阶段发布现货市场实时交易的相关信息,即时信息发布系统的内容,发布历史数据。第一阶段实现昨日及以前的负荷预测曲线、购电计划曲线、实际负荷曲线、系统及电厂实际出力曲线、系统频率曲线、各关口点电量的发布；第二阶段或第三阶段实现历史数据的综合查询 发布报表数据。第一阶段实现调度日报、旬报、月报、年报，及燃料日报、月报、年报的发布；第二、三阶

26、段实现电力市场交易日报、旬报（周报）、月报、年报及结算日报、旬报（周报）、月报、年报的发布 电子杂志。发布中长期需求分析报告、运行分析总结报告、市场分析报告等,3.8 发电厂运营系统（报价决策支持系统）,发电厂运营系统的内容,发电厂经济特性锅炉汽机发电机发电厂内经济调度发电厂内机组组合发电厂的成本分析成本预测成本计划成本分析成本控制,发电厂运营系统的内容,发电厂报价策略报价策略与市场结算规则报价策略与市场势力报价策略与发电成本报价策略与报价形式报价策略与已知的信息风险评估发电厂报价与发电管理系统发电厂竞价模拟,3.9 硬件结构,某电力市场的硬件配置图,3.10 电力市场运营管理模式,电力市场运

27、营管理模式,电力市场运营管理模式,电力市场主要由市场监督部门、交易管理、调度、结算管理、信息管理、发电公司、供电公司、电网公司、交易商等机构组成，如图所示。市场运行部门主要由交易管理、调度管理、结算管理、信息管理组成。,电力市场运营管理模式,市场监督部门：制定市场规则，监督各市场成员的行为，协调解决市场纠纷。交易中心：提供电能交易的信息；签定售、购电期货合同；并将电能的生产和需求情况送调度中心。如果现货市场不向供电公司开放，则交易中心还应垄断性地与发电公司、供电公司和交易商签定现货合同。所有交易都要在交易中心进行，以保证电网的安全稳定运行。,电力市场运营管理模式,调度中心：根据交易中心提供的电

28、能生产和需求情况，安排实际发电和供电，并负责实时交易；预计会出现阻塞现象时，应提供解除阻塞服务的咨询方案，经交易中心协调后，修改发电和供电计划。合同结算中心：合同管理是对合同的签定、生效、文本、中止、违约、流程、存储、处理和查询的综合信息管理。结算管理是根据签定的售、购电合同和实际的发电、用电情况，进行帐务、财务、金融和税务计算及结算，并划拨资金。,电力市场运营管理模式,发电公司：是电力市场中电力的生产者，它通过电力的生产和出售获取利润，是生产性企业。交易商：可买卖电力，进行期货交易，也是一个商业性企业。电网公司：在电力市场中是一个服务机构，它受市场运行部门控制，为发电公司、供电公司、交易商提供电力输送服务，并向他们收取输电费。,谢谢大家！,