電力市場下XS電站競爭策略研究

鄒 璇 漆文邦

(四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川 成都 610065)

0 引言

隨著我國電力市場化穩(wěn)步推進(jìn)，即將打破原有電網(wǎng)企業(yè)輸、配、售一體化的經(jīng)營模式，電力市場逐漸放開，更多的非電網(wǎng)企業(yè)也能參與到輸、配、售電環(huán)節(jié)中來，其經(jīng)營和發(fā)展也會(huì)發(fā)生很大變化。水電是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，在裝機(jī)總量中占比逐年上升，在電力市場供大于求的大背景下，發(fā)電側(cè)競價(jià)上網(wǎng)成為一種必然。因此，結(jié)合電力市場環(huán)境變化和水電自身特有屬性合理制定水電企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展策略，對提升水電企業(yè)在越發(fā)市場化的電力營銷環(huán)境中的競爭力有重要作用。

世界上各個(gè)國家電力市場化改革的情況各不相同，其電力市場運(yùn)營模式也存在較大的差異[2]。從根本上來看，可分為兩類:一是以北歐、英國、西班牙、阿根廷等一些國家[1]為代表、原電力體制為壟斷模式的國家，先將廠網(wǎng)分開，再一步步開放電力銷售市場，但電網(wǎng)還是與調(diào)度和市場運(yùn)營機(jī)構(gòu)保持緊密結(jié)合。二是如美國、德國、日本等國家[2]，原本電力體制不被政府管理，采用獨(dú)立系統(tǒng)及電力交易機(jī)構(gòu)的改革模式，各電力公司仍可繼續(xù)擁有電廠和電網(wǎng)，漸漸去打開配電市場。我國從原來的電力系統(tǒng)垂直一體化模式，發(fā)展到現(xiàn)在發(fā)電側(cè)開發(fā)，形成發(fā)電市場，并正在開發(fā)輸電環(huán)節(jié)，開放配電環(huán)節(jié)，形成電力銷售市場。因此，中國更接近于第一類模式[3]。

1 水電站參與電力市場的競價(jià)分析

在電力市場條件下，水電站通過調(diào)節(jié)其出力過程，報(bào)合適的的電價(jià)，以使在某一階段內(nèi)獲得最大的收益。考慮到電力市場建設(shè)初期的局限性，發(fā)電計(jì)劃并沒有完全放開，因此本文中采用限量競價(jià)模式。在已知水位過程和用水量的前提下，綜合考慮MCP、泄流能力、來水量和出力等約束條件，以水電企業(yè)總收益最大化為目標(biāo)，建立以下計(jì)算模型。

1.1 目標(biāo)函數(shù)

(1)

式中：H——年發(fā)電量，MW·h；

A——綜合出力系數(shù)；

Qt——t時(shí)段發(fā)電流量，m3/s；

Ht——t時(shí)段平均發(fā)電凈水頭，m；

T——年內(nèi)總時(shí)段數(shù)(以旬計(jì)，T=36)；

Mt——第t時(shí)段小時(shí)數(shù)。

1.2 約束條件

1.2.1水量平衡約束

Vt+1=Vt+RQt-Qt-St?t∈T

(2)

式中：Vt+1——第t時(shí)段末水庫蓄水量；

Vt——第t時(shí)段初水庫蓄水量；

RQt——第t時(shí)段預(yù)測平均入庫流量；

Qt——第t時(shí)段發(fā)電流量；

St——第t時(shí)段棄水流量。

1.2.2水庫蓄水量約束

Vt+1=Vt+RQt-Qt-St?t∈T

(3)

式中：Vt,min——第t時(shí)段水庫保證最小蓄水量；

Vt——第t時(shí)段水庫蓄水量；

Vt,max——電站第t時(shí)段允許的水庫最大蓄水量。

1.2.3水庫下泄流量約束

Qt,min≤Qt≤Qt,max?t∈T

(4)

式中：Qt,min——第t時(shí)段保證下泄流量；

Qt,max——第t時(shí)段最大允許下泄流量。

1.2.4非負(fù)約束

上述所有變量均不小于0。

1.3 模型計(jì)算

應(yīng)用PSO模型，將水電站的每種運(yùn)行策略分別用一個(gè)粒子代表，位置向量x表示水庫在各時(shí)段末的水位，速度向量v表示水庫在各時(shí)段末水位的漲落速度，水位變化須滿足1.2中的各約束條件，為增加初始可行解，就要將約束轉(zhuǎn)化為無約束。模型計(jì)算的步驟如下：

2)按照式(1)計(jì)算出各個(gè)粒子目標(biāo)函數(shù)值，如果比粒子當(dāng)前的個(gè)體極值優(yōu)，則將pi設(shè)置為該粒子的位置，并更新這一個(gè)體極值。如果最新的個(gè)體極值中最優(yōu)的優(yōu)于上面的總體極值Eg，則將pg設(shè)置為該最優(yōu)粒子的位置，并更新總體極值。

3)更新各個(gè)粒子的速度和位置。

4)檢驗(yàn)當(dāng)前迭代系數(shù)是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大迭代次數(shù)或誤差是否滿足最小誤差要求，滿足要求則終止迭代，輸出結(jié)果，否則回到步驟2)，繼續(xù)迭代。

迭代終止，記錄的總體極值點(diǎn)的位置即為水庫的最優(yōu)蓄泄過程。

2 XS電站參與電力市場的競爭策略研究

2.1 XS電站基本資料

XS水電站壩址控制流域面積約1 300 km2。XS電站水庫大壩為多種土料碾壓土壩，工程主要建筑物按百年設(shè)計(jì)、千年校核(1992年定檢時(shí)按等級標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充規(guī)定評定為2000年校核)。設(shè)計(jì)洪水位為295.42 m，校核洪水位為297.83 m，總庫容3.47億m3。汛期限制水位290.8 m，防洪庫容2.37億m3。正常蓄水位295.0 m，農(nóng)業(yè)限制水位292.0 m，死水位283.8 m，水庫具有年調(diào)節(jié)能力。

電站總裝機(jī)容量35 MW(8.75 MW×4)，保證出力10.0 MW。2000年年底增裝5號機(jī)組，容量為10 MW。多年平均發(fā)電量為1.28億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)約3 700 h。

2.2 計(jì)算參數(shù)

1)綜合參數(shù)。

XS電站綜合參數(shù)分別見表1。

表1 XS水庫特征參數(shù)

2)約束條件。

XS電站水位約束見表2。

表2 XS水庫逐月水位約束 m

出力約束:本文所采用的出力約束按電站裝機(jī)容量考慮，各月的最大、最小出力均按照45 MW，0 MW計(jì)算，實(shí)際可按照檢修計(jì)劃對最大出力進(jìn)行調(diào)整。

2.3 結(jié)果分析

因XS水電站所在地區(qū)的電力市場化交易暫未啟動(dòng)，缺乏數(shù)據(jù)預(yù)測市場出清電價(jià)。暫根據(jù)文件[4]基準(zhǔn)電價(jià)為0.308元/(kW·h)，上網(wǎng)側(cè)取消峰谷電價(jià)政策。水電豐枯電價(jià)調(diào)整為枯水期電價(jià)上浮24.5%，豐水期電價(jià)下浮24%。采用PSO求解，結(jié)果分別見表3和圖1。

表3 XS水庫電站競價(jià)計(jì)算結(jié)果

從圖1出力變化過程中可得，電價(jià)高時(shí)段，水庫水位下降，加大出力，多發(fā)電；電價(jià)較低時(shí)段，水庫蓄水，減少出力。這符合市場規(guī)律，發(fā)電企業(yè)收益實(shí)現(xiàn)了最大化，結(jié)果是合理的。由此可見，該方法解決XS水電站競價(jià)策略是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1] William Hogan.Establish Power Market[M].Beijing:Modern Electric Power，2005:10.

[2] 國家電力公司.2002年中國電力市場分析與研究[M]．北京：中國電力出版社，2002.

[3] 李百順.國外電力市場發(fā)展態(tài)勢與啟迪[J]．農(nóng)村電氣化，2001(11)：50-51.

[4] 川發(fā)改價(jià)格[2017]582號文件,關(guān)于調(diào)整四川電網(wǎng)豐枯峰谷電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知[Z].