新能源行业必会基础知识-----电力市场概论笔记-----实时市场

新能源行业必会基础知识-----电力市场概论笔记-----主目录(进不去说明我没写完)：https://blog.youkuaiyun.com/grd_java/article/details/139946830

一、实时市场的定义

实时市场的定义

1. 实时电量市场（简称实时市场），是在实际生产前几十分钟到几小时，根据系统负荷的未平衡量而组织的电力交易市场
2. 首先站在当前时点上（例如上午10点），要开展一个实时交易，当前10点到12点，我们的负荷会发生什么新变化，哪些机组会掉下去，我们要拆成怎么样的负荷偏差，有了偏差就组织实时市场对偏差竞价
3. 通过市场机制来发现偏差消除的成本是多少，决定让哪些电厂来承担这种偏差，实时市场仍然是电量市场，但是它时间比较短，我们实时市场主要的交易空间，就是对未来不确定性的一个把握

1. 前面章节介绍日前市场时，我们做日前负荷曲线预测，提前12小时，那么要根据第二天的未来天气气象和历史此工作日情况，来预测出未来24小时负荷曲线，然后做日前发电计划，此时肯定存在负荷的预测误差
2. 例如天气与预测发生了偏差、电网故障、机组故障等等，比如突然有一天某个机组磨煤机不行了。
3. 此时在日前市场上你是不知道这些情况的，但到了实时市场上午9点时，他突然通知你，10点我必须停机了。这都是对未来供求关系产生的一个重大偏差
4. 还有一个最大的问题，就是新能源的预测，火电机组要与新能源一块来满足电力系统的负荷曲线，但是新能源发电是优先，由于新能源误差过大（一般负荷预测误差在2%~3%. 但是新能源误差在10%都算不错了），机组故障等我们预想不到，就产生了我们电力市场这个交易的空间
5. 那么这样的偏差如何消除呢？

消除偏差

1. 上图中，日前做的系统总发电计划和系统总负荷是匹配的，非常完美，但是突然强风来了风电大发
2. 此时系统负荷曲线没变，但是火电的发电空间要让给风电，因为风电是可再生绿色能源，那么火电机组谁愿意降出力呢？此时自然谁都不愿意，因为发电意味着赚钱
3. 此时市场机制说，谁降给谁补偿，谁要的补偿少，让谁优先降。也就是说你降出力的这一部分，不发电还能挣钱，怎么发现这个补偿的费用合理性呢？当然是竞争发现价格，通过竞争的方式降低出力让火电承担的负荷与系统净负荷完全匹配，这就是实时市场组织的一个过程

二、实时市场的类型

实时电量市场的类型

1. 实时竞价

计划出力低于实际负荷，称为欠发电。对于偏差部分，需要组织机组竞价，以增加出力，称为实时竞价。也就是头一天预测负荷曲线太小了，我们安排的火电或其它机组发电机的处理总加小于实际服务曲线，称为欠发电计划

2. 过发电管理

计划出力高于实际负荷，称为过发电。对于偏差部分，需要组织机组竞价，以降低出力，称为过发电管理。这里的竞价是我要多少补偿，补偿以后我才能降低我的出力，这一部分是对我合同的弥补

3. 阻塞管理

发生阻塞。当某一输电端面出现过负荷或处于安全边界时，需要对发电机组的出力进行调整，以消除线路阻塞，称为阻塞管理
日前市场做系统的负荷曲线有2%到3%的误差，但是各个极点上的负荷预测（称为母线负荷预测）差距就更大了，常常因为这个预测不准导致发电计划可能到实际运行时有的地方偏高有的地方偏低。整个系统的潮流与我们原来的预想不一致，有的线路过负荷了，或者市场上有一个机组掉了需要别的机组替代，这个时候线路就出现过负荷状态。线路阻塞了，就要找哪些线路是对这条线路的正向潮流（阻塞方向上潮流贡献率最大的机组优先降出力），哪些机组能反向减少潮流，优先增加出力。一边升一边降，总系统负荷没有变化，但是不同机组调整出力不一样，对线路潮流贡献不一样，调整某些机组增发电计划，某些降，最终使得这个线路的潮流的阻塞得到了缓解

欠发电管理

过发电管理

阻塞管理

三、实时市场的报价及交易过程

实时市场中机组的报价

1. 实时电量市场是为了鼓励发电商参与调节电力不平衡量。
2. 愿意参与实时市场的发电商可以提前数小时申报可用上调范围及上调和可用下调范围及下调价格。

前面说欠发电计划时，如果我愿意实时竞价在原来日前市场工作点上进一步上调出力，增加的这部分我愿意出价多少，在这个价格下面我愿意发电，而下调同理，就是要求你补偿的价格

3. 也可以采用日前价格市场的报价，取决于实时市场价格的有效性！

和日前市场有没有关系呢？日前市场上没有完全出力发满的机组还有剩余空间，就是实时市场上竞价的资源，这部分资源怎么定价存在不同观点，这要看我们市场有效性。
例如我们市场现在过度投机了，日前市场报价已经封存，剩余容量在老式市场上重新报，重新排序竞争。还有一种方法是干脆两个分开，这取决于实时市场价格的有效性，也就是实时市场的价格信号能不能调节供求关系。如果能，我们就认为是有效的。所以选用哪一种方式没有关系，关键是市场机制这只无形的手能不能发挥作用

实时市场的交易过程

1. 首先我们有日前市场数据和实时市场运行当前工作点信息，了解电网的运行情况，负荷情况，每个发电机组在什么位置上运行
2. 此时我们做后两个小时的预测，将这些发电计划导入（实时和日前），此时要计算偏差是多少，到底是正偏差还是负偏差，还是要阻塞管理
3. 计算完成偏差后，生成市场出清模型，完成一个数学模型的优化计算，购电成本最低，要满足机组出力约束条件和电网约束。也就是谁报价低谁优先消除偏差
4. 有了出清模型后，要进行故障集的安全校核，考虑偏差分配给谁，如何满足阻塞管理，故障集就是电网里面做安全校核要考虑哪些线路，考虑它断开后电网会不会出现完全问题。
5. 市场出清完成后，就公布，消除偏差的结果。有些电厂由蓝色变成红色，增加出力，有的由蓝色变成红色，降低出力。有升有降，过发电计划，欠发电计划，阻塞管理，调整了日前市场的机组出力的旧市场

四、实时市场的结算

实时市场中机组的报价

1. 形成实时市场的价格

前面介绍的市场机制表述了日前怎么处理，也就是实时每个时段的发电量，有日前的，中长期的和实时的，现在就针对日前来讲，采用的是两部制结算机制

2. 两部制结算：美国PGM系统首先提出这样的一个结算机制，共分为两次
3. 第一次是日前市场的结算，按照日前市场价格结算
4. 第二次是实时市场的结算，按照实时市场价格和日前市场价格结算

实时市场的结算

1. 上图黑色曲线表明我们原来日前市场中标曲线，红色的是实时市场中标曲线，可以发现是有偏差的
2. 首先看黑色的日前曲线，黑线和绿色交接部分，按照日前市场所定价格进行结算，第一次已经结算完成了，第二次结算是什么呢？
3. 看红色的实际曲线，它明显高于日前曲线，而高出去的那部分，要按照实时价格结算，因为我们为了弥补欠发电，要多发电去处理，那么就要按照实时市场的价格来对你进行结算
4. 而中间红色比黑色底的部分，这叫过发电，因为计划出力高于实际了，现在就得让你降低发电了，此时电厂不乐意啊，我不发电赚不了钱。没关系，会按照日前与实时市场价格只差对你没有发电的部分进行结算，这就叫两部制进行结算

两部制结算 Two-Settlement

1. 日前市场的出清结果是有效的，必须精准结算。
2. 日前市场的出清结果将作为实时市场的“基态”，实时市场对“基态”之上的交易偏差量进行“二次”结算。
3. 只有对日前市场交易结果开展结算，市场交易才能是真实的！

日结市场直接出来的结果，一定要结算，不结算的话，这个交易结果就不真实，意味着他不可能和你真实的报价，不谈到钱上，大家交易的信息就都是假的，所以结算决定我们日前市场的有效性

4. 只有结算，才能使日前交易结果与实时运行的偏差尽可能小，有利于电网开展有效的安全校核

如果日前市场都不结算反而都到实时市场去结算，那日结市场出来的结果都不真实，我们电网计算潮流进行稳态，展开的安全校核全部都没有意义了。安全校核都放在实时去做，这个大电网我们就没法驾驭了，安全校核是需要时间的，到时候时间来不及的。所以我们电力市场为什么要有日前，就是因为我们要未雨绸缪的来形成对未来交易计划的一个大体判断，进而形成潮流，最终形成的交易计划才是安全可靠的。所以日前市场必须结算，实时市场再次竞争后，那部分再进行二次结算，这就是两部制结算的意义所在

实时的价格，一定取决于供求关系。但是这里面一旦偏差过大，会出现很多套利空间。所以市场上就涌入了投机者，或者说引入了虚拟投标机制

如何促进日前与实时市场价格趋同？

引入了利用日前市场与实时市场价差进行套利的“虚拟投标”机制，有利于挤出博弈空间，稳定价格信号，促进两级市场价格信号“趋同”

1. 假设我是一个投机者，认为未来市场上可能供求关系紧张，我不发电也不用电，就是有钱。我认为未来市场上看多，供求关系价格上扬，此时日前市场没有涨，我在日前市场买入，未来价格上扬我再卖出，做空头，空头对冲，赚价差。这就是虚拟投标者
2. 有一种好处是，由于大家预测市场价格未来实时市场上会更贵的话，我这样一个投机就会运平两个市场的价格，比如日前市场上发现实时市场价格过高，大量买入者就多投，那么日前市场价格就上去了
3. 这个会与实时市场偏差减少，实时市场他因为原来做了多投，现在做空投，卖出多了，实时市场价格会下跌。正由于这个投机者在这边开展买入，那边开展卖出，使得他们改变了两个市场的供求关系，使得他们价格趋同了。
4. 这就是引入虚拟投标的一个重要的市场机制价值，促进日前市场的价格的趋同，国外已经有广泛的此种交易了。

五、实时市场的主要作用

1、以市场的方式实现电力供需的瞬时平衡

实时运行中，对于电网出现的偏差，通过电力市场实时交易，实现电力供需的瞬时平衡

1. 过去的平衡是由调度来调节的，规定哪个电厂多发电，哪个用户少用点。
2. 现在都是由报价说了算，这样更加公平，用市场机制来讲发电和用电控制在50赫兹的平衡上，实现电力统一平衡，用的是市场机制而不是人为

2、通过市场竞争形成反映供求关系的实时电价

1. 上图是美国某州的电力市场实时电价，最高达到每兆瓦时1600美金，最低到了600美金，反映资源的稀缺性，实时电价越高刺激需求的弹性就越大，很多贵电厂开始发电，需求者少用
2. 使我们在整个未来电网中的安全上，用价格引导了我们的潮流方式向更安全的方向迈近了，因为价格反映了供求关系。
3. 我们电力系统说到底所有的安全问题都是供需不平衡的问题，空地上的不平衡导致了我们最后安全校核过不去，所以实时电价能够引导我们改善空间上的供求关系，而大电网的安全发挥了更重要的经济学意义和作用

3、以实时分时电价引导用户消纳新能源发电

1. 上图中新能源多发了，马上就发出价格信号传到千家万户的电表上，现在可以传到手机上，甚至直接控制你家热水器
2. 价格在引导我们的负荷弹性，这样一个综合能源意义下的虚值响应就变的更加富有响应空间了，使得我们发电和用电在实时价格引导下面变得更加统一协调了

4、以实时节点电价引导阻塞节点用户移峰填谷，提升电网安全

以实时节点电价引导阻塞节点用户移峰填谷，从而提升电网安全性

1. 现行的电价制度峰谷价差不大，到了我们实时市场，有实时节点电价，你的线路过负荷了，节点电价就会特别高，会抑制你在那个节点的用电，这个曲线马上就不会过负荷了
2. 上图中，上半部分还过负荷呢，下半部分的曲线就变的平坦了，所以我们实时电价同样引导着阻塞节点用户移峰填谷，从而提升我们电网的安全性
3. 我们电网搞市场，不是削弱了电网的安全性，而是提供了一种新手段，用价格来引导我们电网更加安全

5、实现对日前市场的帕累托改进

6、以市场的方式降低实时与日前市场的偏差

以市场的方式降低实时与日前市场的偏差，更加精确地跟踪负荷的变化，消纳更多新能源发电上网，从而使调度员从容应对系统中的各种复杂情况