经典AV三级在线观看 电力市场对能量管理系统软件功能的影响

　　0引言
　　
　　能量管理系统（EMS）在电力系统中的应用已有数十年，其SCADA功能和应用软件功能不断发展和完善，为电力系统中的生产和经营活动提供了大量的实时信息和分析工具。电力市场系统（PMOS）既要充分利用EMS的已有功能，又要切实保证这些功能能够满足电力市场环境下的需要。因此，实现PMOS与EMS的有机结合十分必要。
　　
　　在电力市场环境中如何充分利用现有EMS的功能是一个重要的课题。从电力市场的角度看，由EMS可以获取大量的实时和经过处理的电网运行数据，这些数据是结算系统[1]、信息发布系统[2]和交易管理系统[3]所必需的。因此，EMS可以看成电力市场运营系统中的一个重要组成部分。
　　
　　1PMOS与EMS的关系
　　
　　图1为EMS与PMOS各子系统数据流程图。　　
　　为了进行电力市场的运营与考核，需要从EMS获取电网中带有时标的运行数据，例如电网频率曲线、实际负荷曲线、机组实际出力曲线、备用容量曲线、控制指令和调整记录、电压检测点电压曲线、机组启停记录和开关动作记录等。此外，EMS需要向即时信息系统（SIS）提供分钟级的实时数据，例如系统频率、总出力、总负荷、发电厂及变电所运行工况（机组出力、线路潮流、母线电压、开关状态等）。
　　
　　2EMS的软件功能
　　
　　EMS软件主要分为数据采集级（SCADA）、发电计划级和网络分析级等3级。电力市场的实施对EMS的各级软件功能都有不同程度的影响。
　　
　　2．1数据采集级
　　
　　数据采集与监控（SCADA）是EMS与远动的总接口，EMS通过它取得实时数据并将控制信号送回系统中。SCADA向EMS的能量管理级和网络分析级提供实时数据；能量管理级通过它向电力系统发送控制信号；网络分析级向它送回量测质量信息。
　　
　　在电力市场中，用于购电计划编制、发电计划下发前的安全校核，以及自动发电控制（AGC）、无功服务、强制备用的辅助服务计划的制定所需的各种电网运行中的遥测和遥信数据，需要通过SCADA采集发电机的有功、无功、端口电压等数据来实现。因此，电力市场环境下，EMS中SCADA采集的各种电网数据可作为电力市场应用的数据源，PMOS不必另行建设一套数据采集系统。PMOS编制的发、购电计划，特别是发向具有遥控、遥调机组的实时调度指令，仍然需要通过SCADA系统来实现。
　　
　　2．2发电计划级
　　
　　2．2．1自动发电控制
　　
　　在传统的EMS中，自动发电控制（AGC）是其中zui重要的控制功能，它可以提高电网频率质量、经济效益和管理水平。AGC主要功能包括：区域控制偏差（ACE）的计算，AGC机组基点功率和调节功率的计算，AGC方式、电厂控制（PLC）、机组控制方式和调节方式等模型，实现区域定频率控制、定交换功率控制及联络线偏差控制，确保区域频率和区域间联络线交换功率在一定的水平。
　　
　　在电力市场中，AGC作为辅助服务的功能之一，其作用仍是维持发电功率与负荷功率的平衡、保证电能质量。因此，AGC的内部算法和控制环节与传统的EMS中的AGC软件相比并没有发生太大的变化。但是，PMOS中的AGC的选定和投运方式与传统的EMS相比发生了根本的变化。在电力市场模式下，AGC的调节作为辅助计划的一部分，要充分考虑该机组对市场边际电价的影响、投入辅助服务后的经济补偿等新的经济因素。同时，AGC机组必须进行AGC申报，没有AGC申报的机组不可投入AGC的辅助服务。
　　
　　虽然不同的电力市场模式和运营规则对AGC乃至其他辅助服务的处理方式可能会不相同，但是，国内外一些成功的做法是AGC机组也要参加竞价，它也会对市场边际电价产生影响。这种方式可以自然过渡到将采辅助服务市场的竞价。
　　
　　这里必须指出的是，作为现有EMS的AGC软件，在电力市场模式下仍然可以继续使用，在PMOS中提供与AGC控制系统接口支持。
　　
　　2．2．2负荷预测
　　
　　传统的负荷预报概念就是利用已知的负荷历史数据及影响负荷变化的各种因素的信息，采用各种预测方法，总结出负荷变化规律，建立负荷模型。
　　
　　在电力市场中，负荷预测的模型必须考虑负荷对电价的响应[4]。电价随时间和电网的运行状态的改变而改变，发电公司相应地对电价做出响应，负荷高时可能会使发电公司提高报价。某一时段的电价对本时段的负荷和其他时段的负荷都会有影响。而且，负荷的高低直接影响机组的上网机会和结算电价，对其精度有更高的要求。特别是实时调度系统中，需要超短期负荷预报，并且精度要求也更高。在传统的EMS中，一般只需要短期负荷预报，精度在3％～5％之间，且不太需要人工干预，而在电力市场中，对负荷预报功能的要求将增加，为保证其精度，充分利用调度员的经验，应在负荷预报模块中提供较多的人工干预手段。应该提高超短期负荷预报的精度，要求平均误差小于1％，zui大不超过3％。
　　
　　现有的负荷预报软件如要在电力市场环境下继续使用，需要按以上要求进行完善，其预测结果需要通过接口传送到PMOS中。
　　
　　2．2．3发电计划
　　
　　在传统的EMS中，发电计划主要包括发供电计划及机组经济组合、交换功率计划、燃料计划、检修计划、水库计划等功能。而在电力市场中的运行计划，不仅是简单的调度指令，还需要协调市场参与者之间的关系，根据竞价的原则实现系统的安全经济运行[5]。制定计划的依据是交易合同和投标信息。不仅要制定发供电计划，还要制定辅助服务计划，并且计划的制定过程是交互性的，每个时段都可能也可以根据需要进行调整，或人工干预。
　　
　　PMOS中的发电计划模块与传统EMS中的发电计划模块相比，归纳起来有以下几点不同：
　　
　　a.发供电计划：不再由调度方直接制定，而是根据各发电机组的报价、依据购电费用zui小的原则按报价由高到低排序而制定[6]：根据不同的市场规则规定，提前1天市场排定的发电计划称为预调度（现货）计划；实时电力市场则根据超短期负荷预测和各电厂机组的实时重申报价编制实时发电计划。
　　
　　b．经济调度：由于传统EMS中的发电计划的制定原则是全系统的发电费用zui低，而进入电力市场后，例如在发电侧开放的电力市场模式下，以各省电力公司为代表的单一购买者制定发电计划时，在保证系统安全的前提下，必然要以其购电费用zui低为目标，因此，传统的经济调度（ED）模块的算法将不再适应电力市场的需求。
　　
　　c．机组经济组合：传统EMS中的机组组合软件将不再适合于电力市场模式；不论是当前我国正在进行的发电侧电力市场的试点运行，还是将来发展成为更开放的输电侧开放或是进入零售市场，发电商、售电商及电网经营企业都是独立经营、自负盈亏的独立利益体，机组的经济效益由发电商自己决定，电网经营企业则负责电网的安全。
　　
　　d．网间功率交换计划；电力市场模式下也要考虑经济性；在其他电网也实现了电力市场的前提下，根据购电成本zui低的原则和区域间的交换合同制定交换功率计划；区域间交换合同的制定应按照利益zui大化原则制定，实际的市场运作中，可通过代理交易商实现本区域与其他区域的市场交易；但在其他电网未实行电力市场时，交换合同可协商制定。
　　
　　e．网间交易评估：在电力市场中，为了保证经济性，需要利用实际的运行方式与预先计划的方式进行比较，做短期评估，帮助电力系统人员确定其与相邻电力公司进行的电力交易费用，并评价所做的交易在经济上是否有利。
　　
　　L.发电厂成本分析；在电力市场中，各发电商是独立的经济实体，他们通过机组竞价上网的方式参与电力系统的运行，对自己的经济行为*负责；因此，发电厂的生产成本分析是发电商的行为，而不是由调度运行部门直接决定，但区域和全系统的生产成本仍然由调度和运行部门分析、制定。
　　
　　g．水电计划和水火电联合经济调度：传统电力市场的水电计划和水火电联合经济调度在电力市场中都要发生显著变化，水电厂若作为竞价实体参与市场运营，水电计划要服从系统购电费用zui小的需要，由电力市场中的预调度系统和实时调度系统安排，传统的水电计划不再存在；水电厂若不参与市场竞价，可以作为固定出力参与市场；水火电联合经济调度在电力市场中也不再存在，因为火电机组和水电机组的计划都要由电力市场中的预调度和实时调度系统决定。
　　
　　根据以上分析可知：在电力市场环境下，EMS中应用软件原有的发电计划类功能模块将不能继续使用，需要由PMOS中的交易管理系统（TMS）来完成各种计划的编制。
　　
　　2.3网络分析级
　　
　　在传统的EMS软件中，网络分析软件的功能是提高运行的安全性，利用电力系统的全面信息进行决策和分析。
　　
　　在电力市场模式下，电力系统应用软件主要目的是在电厂报价机组竞价上网的基础上，根据网络的约束条件消除网络的不安全因素，保证网络和系统的安全性。在电力市场中的应用软件通过网络建模、状态估计，建立对电力系统的完整而准确的描述，潮流计算分析竟价上网机组在系统中的潮流分布。预想故障选择模块用于识别可能会造成系统运行不安全问题的关键故障。安全校正模块用来消除竞价上网机组的出力对网络造成的不安全因素。*潮流模块负责对所有的系统资源和控制手段进行优化调度。以上各模块的目标函数要充分体现电力市场的经济性原则，同时保证电力系统安全性。如果发现不安全现象，电力市场的应用软件将按照一定的规则修改运行计划。
　　
　　2．3．1网络分析、建模和状态估计模块
　　
　　该模块的基本算法在电力市场中和传统的EMS中没有大的区别。但是，电力市场中机组上网的不确定性增强，机组的出力也容易发生较大变化，同时要考虑系统的检修计划等因素，所以这些模块在电力市场中的重要性相应增强，调用的方法也会发生相应变化。同样，这些模块的结果也将作为其他分析软件的基础，作为网络参数给其他模块提供初始数据。该模块在电力市场环境下，在原有基础上做一定改进便可继续使用。
　　
　　2．3．2潮流计算模块
　　
　　这是一个预计算的过程，是计算现货计划（预计划）和实时计划引起的潮流分布和网损。潮流计算中机组的有功出力不是遥测或状态估计的值，而是现货计划和实时计划中排定的机组出力。因为电力市场中暂未考虑无功的计划，所以机组的无功出力可取上一时段的状态估计值。节点的负荷可以通过母线负荷预测得到，也可以通过上一时段的负荷分配情况计算分配因子，将负荷预报的值分配到各计算节点上。其他网络参数值由状态估计得到。潮流计算的结果中要给出网络的拥挤堵塞情况。
　　
　　2．3．3调度员潮流模块
　　
　　在电力市场中，调度员潮流的功能仍然是用于调度的模拟操作或运行方式的研究，但是调度操作模拟不仅可以处理开关／刀闸的开／合、变压器分接头调整、机组出力和负荷值的增减，还要模拟电厂的报价变化和调度计划的变化引起的潮流分布，以及系统中各设备和全系统的有功、无功损耗。这在现有EMS的PAS软件功能中还没有，需要增加和完善。
　　
　　2．3．4预想事故分析（静态安全分析）模块
　　
　　该模块可进行自动故障选择，并选出严重事故，给出事故越限报警。这与传统的预想事故分析模块功能相同，不同的是预想事故的数据源与潮流计算模块一样，是一个提前的预先计算过程。机组出力和节点要从计划软件和负荷软件中得到。而且，该模块一般要按时段启动，对预先计划和实时计划的发电计划安排进行分析、校验。当然，该模块同样可以由调度员请求启动。在电力市场环境下，经过一定的改进后能够继续使用。
　　
　　2．3．5安全校正模块
　　
　　这是现货计划（预计划）和实时计划模块中一个重要的过程。机组竞价上网改变了传统模式的发电计划，使得机组出力的变化较大，从而系统潮流的变化较大，因此，网络的不安全性增加[7]。电力市场下的安全校正模块，必须依据市场规则和电网及机组的各种技术参数对机组出力计划进行调整，以保证网络的安全性。在完善的市场规则中，将对安全问题的解决措施做出明确的规定，市场运营下的安全校正模块应依据这些规定确定目标函数。
　　
　　2．3．6*潮流模块
　　
　　传统的*潮流一般以发电成本zui小和网损zui小为目标函数，考虑各种系统约束和机组的技术参数约束。在市场环境下，*潮流不仅要考虑技术约束，而且应考虑机组报价等经济参数的约束。发电成本zui小的目标函数也应替换成电网购电费用zui小。网损zui小的目标函数可不变，但网损对系统的影响相对较弱，所以优先选择购电费用zui小为目标函数。
　　
　　3结论
　　
　　电力市场的引入给传统EMS带来了功能和内涵的重大变化。本文提出了电力市场对现有EMS各级软件功能的影响，以及在建立新的EMS时如何为PMOS的建立打下基础，使日后建立PMOS时尽量利用现有资源，减少投资，达到两个系统的顺利过渡和无缝衔接。通过以上分析，在PMOS的建设和EMS的改造过程中应重视以下几点：
　　
　　a．据随国电调[2000]773号文件下发的《电力市场系统功能要求》中定义，电能量管理系统和电能量计量系统在未来竞争型电力市场中作为一个相对独立的子系统出现，是PMOS的一部分。
　　
　　b．在现阶段，应该保持各自的相对独立性，这样可以提高两个系统自身的安全与稳定系数。虽然两个系统紧密相连，但各自的目的、方式不尽相同，认为两个系统可以一起考虑，只要拓展EMS的功能，就能涵盖PMOS的功能，这种想法是不可行的。切合实际的做法是将两个系统在硬件设置和软件功能上保持相对独立。
　　
　　c.提高系统的开放性，可以减少模块和系统之间的接口工作，提高系统效率。两个系统在硬件设置上虽然相对对立，却有很多共性的东西，如上文所述的数据源和电力系统应用软件，PMOS使用的许多数据都需要从EMS中转发，因此，应尽量使两个系统在许多方面能达到无缝衔接。
　　
　　d．充分考虑系统的可扩展性。由于PMOS和EMS在电力市场中的这种特殊关系，在这两个系统规划和建设时应统筹兼顾，使建成后的系统发挥zui大的效率和效益，为电力市场的发展留有余地。