实时电价

实时电价

实时电价是在考虑运行和基本投资的情况下,在给定的极短时段(如30min、15min、5min)内向用户提供电能的边际成本。实时电价能反映短期的生产成本及用电量信息,能够指导用户优化用电。

简述
实时电价是在电力市场条件下,着眼于电力的瞬时供需平衡.兼顾电力系统的安全运行,以电力的长期边际成本结合短期边际成本为定价依据的一种定价方法。它既反映各时刻供应与需求的变化关系,又自动反馈调节用户负荷。由用户向行决定自己的用电时间,通过系统的总需求决定实时电价的高低。当用户系统增大时,电价升高;当系统需求减少时,电价便会下降。因此,在以实时电价为基础的电力市场中,电价可作为一个强行力的信号。用以调节和优化电力系统运行的可靠性和经济性。
最初的实时电价构想是由美国学者在1980年提出的:要改变传统的电力供求模式,并建立电力市场,就应像计算电压和频率那样,计算和控制电能的价格,即采用现货电价。它不仅随时间变化(最初设想为5min),而区分节点位置、事故和可靠性。20世纪80年代中后期,正式提出并建立了实时电价理论。
数学模型
早在1980年,美国MIT的F.C.Schweppe教授就提出了这样的构想:要改变传统的供求模式,并建立电力市场,就应像计算电压和频率那样,计算和控制电能的价格,即采用Spot Price,它不仅随时间变化(最初设想为5min),而且区分节点(Bus)位置、事故和可靠性电价。20世纪80年代中后期,正式提出并建立了实时电价理论。
根据Schweppe教授建立的数学模型,实时电价由八个分量组成,其表达式为
式中: 为第k用户在时段t的实时电价; 为发电分量,包括 、 、 、 4项; 为边际发电燃料成本; 为边际发电维护成本; 为发电质量分量; 为发电收支平衡项; 为输电分量,包括 、 、 、 4项; 为边际网损成本; 为边际网络维护成本; 为网络供电质量分量; 为网络收支平衡项。具体分量如下:
1.边际发电运行成本
边际发电运行成本是指边际发电燃料成本 和边际发电维护成本 两项之和,可简称为 ,计算公式为:
式中, 、 分别 为系统发电量为时的燃料总成本和维护总成本; 与系统发电量 、机组状况、水的可用率以及电力公司问的交易等因素有关, 随系统发电量 引的增加而呈上升趋势。
2.发电质量分量
发电质量分量 的大小反映出整个系统发电容量的充裕程度。当电力供应十分充足时, 的值接近于零;当电力非常紧缺时,其值增大并趋于VOLL(缺电损失值)。
3.边际网损成本和边际网络维护成本
边际网损成 是指用户k的负荷 发生微增变化,进而引起网损增加所带来的成本,它与用户所在节点的位置有关。其数学表达式为
式中, 为第k个用户的网损微增率。
边际网络维护成本 是指用户k的负荷 发生微增变化时,整个系统网络维护总成本所发生的微增变化。
4.网络供电质量分量
网络供电质量分量 反映用户k的负荷 发生微增变化时,电网各支路输送容量的充裕程度。当 微增时,如果第i条支路的实际潮流远远小于其允许传输容量,该支路的网络供电质量分量的数值将会很小;如果第i条支路的实际潮流接近其允许传输容量,网络供电质量分量的值将迅速增大。
第k用户的负荷 微增时,各支路网络供电质量分量之和即为第k用户总的网络供电质量分量 。
5.收支平衡项
由前述结论可知,实时电价的计算依据是边际成本理论。采用边际成本定价,必然带来收支不平衡问题。对实时电价而言,造成收支不平衡的原因主要有两个:
(1)实时电价只考虑电量成本,如燃料费和维护费等,而不考虑容量成本。
(2)从理论上说,边际成本必然高于或低于平均成本。
显然,为了实现系统的收支平衡,就必须在实时电价的表达式中加入相应的修正量或调整量,即对发电分量采用 进行平衡,对输电分量采用 进行平衡。
平衡分量的存在,在一定程度上损害了边际成本定价方法本身所具有的优势——电力市场的经济导向作用。
研究进展
近年来,国内外许多学者在上网电价、输电定价和辅助服务定价等方面进行了大量的研究,提出了不少新的定价策略。比较流行的是在实时电价理论基础上,采用经过改造的最优潮流模型,以节点为单位计算费用,进行定价。这主要是基于三个方面的考虑:
(1)可直接利用潮流程序的计算结果和设备使用情况计算各个节点的费用,具有很高的准确度。
(2)利用已有的数据采集系统可以获得各个节点的运行数据。
(3)现有EMS高级应用软件(如状态估计、优化潮流等)均以节点为对象进行分析,因此要求新的定价方法与之匹配。
此外自20世纪90年代以来,还有一些学者基于OPF和经济学理论,研究出能够同时计算各节点有功电价和无功电价的实时电价模型。这类模型有利于电力市场对有功和无功市场进行分类管理,也是一种可选的定价方式。
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