电能市场中电能交易数学模型研究

电能市场中电能交易数学模型研究

史志敏

（山钢集团莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心山东莱芜271104）

摘要：本文主要介绍了现有电能备用容量交易方法，对电能量交易市场与备用市场单独出清进行了简单的研究，给出了详细数学模型。

关键词：备用容量；单独出清；模型

0引言

大量的研究和实践表明单一能量市场很难保证备用容量的充裕性。因此，很多国家和地区采用了支付备用容量费用或建立备用容量市场的方法。

在电力市场环境下，针对这一问题，电能市场和辅助服务市场纷纷开展起来，由于单一能量市场很难保证备用容量的充裕性。也就是说，只有单纯的电能市场，并不能确保电力系统安全稳定运行，所以需要辅助服务市场。

1现有的几种备用容量交易方法

1.1单一能量市场

单一能量市场的方法是一种最传统的做法。市场交易只向发电公司提供的被调度的电量和备用容量付费，即只支付能量费用。回收容量成本的唯一途径是市场清算价和发电成本之差。即使有辅助服务市场，也不是所有可提供备用容量的发电机都能够被支付辅助服务费用，只有在辅助服务市场中标的发电机组被支付费用。

1.2容量费用

容量费用分为固定容量费用和动态容量费用。

有些国家在使用固定容量费用这种方法。在这种方法中，备用机组不论是否被调度发电，都获得固定的附加容量费用。容量费用的确定依赖于发电机组的利用率，即通过估测第二天的失负荷价值来确定。容量费用作为附加费，加上市场清算价即为电力购买价格。通过这种支付装机容量费用的方法可以补偿备用容量投资，扩大装机容量和机组利用率，吸引新的发电投资。

但是，固定的容量费用的管制属性很强，不能适应供电需求平衡的变化。动态容量费用将容量费用加入pool电价，可能歪曲短期市场电价，而且发电公司没有明确的容量交易义务，期望的可靠性水平仍然很难保证。

1.3容量市场

PJM、NEPOOL、NYPP都采用容量市场的方法。这种模式下，监管机构确定每个用户实体必须购买的容量以及每个发电机允许出售的最大容量。容量市场由可运行容量市场和装机容量市场共同组成。可运行容量市场针对正在运行的，或按市场规则定义的在“一定期限”内可以运行的那部分装机容量，按小时进行交易，确保在运行需要时有充足的可调度容量。装机容量市场用于保证将来长时期内电力市场中有充裕的装机容量，是按月拍卖，用于解决长期的系统容量充裕性问题。这种方法最大的优势是产生了自由交易的容量市场和通过竞争形成的容量价格，既可以保证短期内系统能够安全调度，又可以维持长期的发电容量充裕。但是，这种方法很大的一个缺点是可能导致过量投资。

该文就是在所建立模型的基础上，推导出节点边际价格的和备用边际价格的表达式，并对各种价格分量及相应的拉格朗日乘子进行区分（包括备用、阻塞、网损等），说明各分量的经济含义和物理含义。

2电能量交易单独出清时的交易数学模型

3结论

由于单一能量市场很难保证备用容量的充裕性。也就是说，只有单纯的电能市场，并不能确保电力系统安全稳定运行。由于系统备用交易关系到电力系统的安全运行和可靠性。一般而言，备用容量占系统总负荷的比例越高，系统的供电可靠性越高。

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