支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法

摘要

本发明提供一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法，包括：步骤一、对电力市场和交易业务的特点进行分析；步骤二、根据步骤一的分析结果对电力市场整体框架和市场流程进行搭建，从而完成全时域电力市场统一业务与信息交互平台的搭建；步骤三、对平台数据进行应用研究，包括市场结构评估分析、市场安全评估分析、市场运营评估分析、市场效益评估分析，建立全时域电力市场交易统一交易平台所需的数据模型。本发明从市场结构评估分析模型、市场安全评估分析模型、市场运营评估模型和市场效益评估模型四个方面，建立全时域电力市场交易统一交易平台所需的数据模型，为平台的搭建提供模型理论基础。

说明书

技术领域

本发明涉及电力市场业务与信息交互领域，具体是一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法。

背景技术

由于各国电力市场改革进度和设计架构的差异性，不同国家的电力交易市场和电力产品的分类也不尽相同。电力体制改革是重要的社会经济问题，我国电力体制改革的推进需从实际国情和社会经济规律出发，辩证地借鉴国际上先进经验，坚持以供给侧结构性改革为主线，坚持推动高质量发展，更多运用市场化、法治化手段，稳妥地推进我国电力体制改革，为我国现代化经济体系建设做出贡献。目前，随着全球变暖问题越来越严重，世界各国持续加大可再生能源的投资和碳交易的推广。

新能源的大范围接入电网、碳交易和碳税机制与电网融合、大数据、人工智能等诸多科学技术发展等因素为电力市场的发展造成了一系列新型问题，但同时也为电力市场发展带来了巨大的机遇。其中，全时域全覆盖方向就是科技和电力市场发展到一定程度的产物。全时域全覆盖是指从分钟级别到月、年度级别的精准电力电量预测，全面覆盖发、输、配、用电能生产消费四大环节预测业务，以便精准参与电力市场交易。支持全时域的电力市场主要指电力市场具有多种类型、多结构电力交易品种，通过全时域技术更好、更精准的运营电力市场的交易和保障电网稳定。

由于电力的物理特性，需要实现市场响应快速化，避免信息延迟和阻塞，跟踪分析市场变化趋势，探索电力市场的发展规律，建立以市场需求和客户为导向、满足客户需求的快速响应机制。同时，全时域电力市场交易市场发布平台需要决策前瞻化，通过电力市场环境分析，主要经营指标分析、市场发展预测，提高电力市场交易的分析决策水平，促进资源优化配置。但是目前还未有合适方案从市场结构评估分析、市场安全评估分析、市场运营评估分析、市场效益评估分析等方面建立全时域电力市场统一交易平台的数据模型。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法，从市场结构评估分析模型、市场安全评估分析模型、市场运营评估模型和市场效益评估模型四个方面，建立全时域电力市场交易统一交易平台所需的数据模型，为平台的搭建提供模型理论基础。

一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法，包括如下步骤：

步骤一、对电力市场和交易业务的特点进行分析，包括电网总装机容量、市场化交易合同电量、社会各部分用电总量、电网结构、市场化交易；

步骤二、根据步骤一的分析结果对电力市场整体框架和市场流程进行搭建：其中电力市场整体框架的搭建包括市场准备、市场报价、市场出清和市场结算，然后根据所搭建的电力市场整体框架，确定全时域电力市场交易所涉及的注册信息、交易申报信息和发布信息，根据业务衔接机制，结合注册信息、交易申报信息和发布信息，建立市场信息与电网交互的流程，从而完成全时域电力市场统一业务与信息交互平台的搭建；

步骤三、对平台数据进行应用研究，包括市场结构评估分析、市场安全评估分析、市场运营评估分析、市场效益评估分析，建立全时域电力市场交易统一交易平台所需的数据模型。

进一步的，步骤二中电力市场整体框架的搭建具体步骤如下：

由市场方进行信息注册和信息提交，同时，市场和系统运营商进行一系列工作确保系统的可靠性，完成市场准备；

市场参与者提供市场报价，独立运营商对报价进行校验，完成市场报价；

运营中心计算满足安全约束条件下、使得投标发电成本最小的日前计划和对应的节点电价，完成市场出清；

将日前市场的结果在输电网实时信息发布系统中公布，完成市场结算。

进一步的，步骤三中市场结构评估分析是采用赫希曼指数指标作为市场集中度的计量指标，具体如下：

HHI指数给每个企业的市场份额X

进一步的，步骤三中市场安全评估分析包括安全约束机组组合(SCUC)和安全约束经济调度(SCED)。

进一步的，安全约束机组组合SCUC依据机组和需求报价和资源运行参数按最小运行成本或最大社会福利决定机组开停机计划，满足负荷需求，并满足备用和电网安全约束，其目标函数为：总运行成本＝启动费用+空载费用+电能量费用；约束条件包括系统负荷平衡约束，系统正备用容量约束，系统负备用容量约束，系统旋转备用约束，机组出力上下限约束，机组爬坡约束，机组最小连续开停时间约束，机组最大启停次数约束，线路潮流约束与断面潮流约束。

进一步的，构造安全约束机组组合模型的目标函数为：

N表示机组的总台数，包括A类机组与B类机组；T表示所考虑的总时段数；P

进一步的，安全约束经济调度(SCED)是依据机组和需求报价、资源运行参数、SCUC决定的机组开停机计划，按最小能量费用或最大社会福利决定市场，满足负荷需求，并满足电网安全约束。其目标函数为：能量费用＝微增能量费用；约束条件包括：系统负荷平衡约束，系统旋转备用约束，机组出力上下限约束，机组爬坡约束，线路潮流约束与断面潮流约束。

进一步的，构造安全约束经济调度模型的目标函数为：

N表示机组的总台数，包括A类机组与B类机组；T表示所考虑的总时段数；P

进一步的，步骤三中市场运营评估分析是从电力市场可靠性、电力市场稳定性、电力市场经济性、电力市场环保性四个方面进行市场运营评估分析。

进一步的，步骤三中市场运营评估分析是从电力市场可靠性、电力市场稳定性、电力市场经济性、电力市场环保性四个方面进行市场运营评估分析。

本发明从市场结构评估分析模型、市场安全评估分析模型、市场运营评估模型和市场效益评估模型四个方面，建立全时域电力市场交易统一交易平台所需的数据模型，为平台的搭建提供模型理论基础，可实现与各类电力市场主体以及不同电力市场交易子系统之间的互联互通，实现横向和纵向的数据共享，提高信息发布的科学性和高效性。

附图说明

图1是本发明支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法的结构示意图；

图2是本发明实施例的湖北全时域电力市场从投标到结算的能量市场流程图；

图3是本发明实施例的湖北全时域一体化市场软件系统结构图；

图4是本发明实施例的数据模型与数据架构平台图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决上述问题，本发明提供一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互方法，包括如下步骤：

步骤一、对电力市场和交易业务的特点进行分析，包括电网总装机容量、市场化交易合同电量、社会各部分用电总量、电网结构、市场化交易等；

步骤二、根据步骤一的分析结果对电力市场整体框架和市场流程进行搭建。

其中电力市场整体框架的搭建包括市场准备、市场报价、市场出清和市场结算，具体步骤如下：

1、由市场方进行信息注册和信息提交，同时，市场和系统运营商进行一系列工作确保系统的可靠性，完成市场准备；

2、市场参与者提供市场报价，独立运营商对报价进行校验，完成市场报价；

3、运营中心计算满足安全约束条件下、使得投标发电成本最小的日前计划和对应的节点电价，完成市场出清；

4、将日前市场的结果在输电网实时信息发布系统中公布，完成市场结算。

根据所搭建的电力市场整体框架，确定全时域电力市场交易所涉及的注册信息、交易申报信息和发布信息，根据业务衔接机制，结合注册信息、交易申报信息和发布信息，建立市场信息与电网交互的流程，从而完成全时域电力市场统一业务与信息交互平台的搭建。

步骤三、对平台数据进行应用研究，包括市场结构评估分析、市场安全评估分析、市场运营评估分析、市场效益评估分析，具体如下：

市场结构评估分析：采用赫希曼指数(HHI)指标作为市场集中度的计量指标，具体如下：

HHI指数给每个企业的市场份额X

市场安全评估分析：包括安全约束机组组合(SCUC)和安全约束经济调度(SCED)。

安全约束机组组合SCUC依据机组和需求报价和资源运行参数按最小运行成本或最大社会福利决定机组开停机计划，满足负荷需求，并满足备用和电网安全约束。其目标函数为：总运行成本＝启动费用+空载费用+电能量费用；约束条件包括系统负荷平衡约束，系统正备用容量约束，系统负备用容量约束，系统旋转备用约束，机组出力上下限约束，机组爬坡约束，机组最小连续开停时间约束，机组最大启停次数约束，线路潮流约束与断面潮流约束。

构造安全约束机组组合模型的目标函数为：

N表示机组的总台数，包括A类机组与B类机组；T表示所考虑的总时段数；P

安全约束经济调度(SCED)是依据机组和需求报价、资源运行参数、SCUC决定的机组开停机计划，按最小能量费用(或最大社会福利)决定市场，满足负荷需求，并满足电网安全约束。其目标函数为：能量费用＝微增能量费用；约束条件包括：系统负荷平衡约束，系统旋转备用约束，机组出力上下限约束，机组爬坡约束，线路潮流约束与断面潮流约束。

构造安全约束经济调度模型的目标函数为：

N表示机组的总台数，包括A类机组与B类机组；T表示所考虑的总时段数；P

进而进行安全校核和信息安全防护，保证整个信息系统的机密性、完整性以及可用性，完成市场安全评估分析。

市场运营评估分析：从电力市场可靠性、电力市场稳定性、电力市场经济性、电力市场环保性四个方面进行市场运营评估分析。

市场效益评估分析：从市场竞争性、市场价格指标、系统Lambda、能量市场价收敛性、阻塞管理效率、资源可用性、发电燃料构成、可再生能源穿透率和价格深度九类评价指标进行市场效益评估分析。

本发明实施例基于对湖北电力系统和电力交易现状的特点，对湖北省全时域电力市场信息交互模型提出合理化建议，并对平台数据应用研究中涉及的核心模型进行详细的分析设计，形成一套科学规范的市场信息与电网交互的模型。

请参照图1，本发明实施例提供的一种支持全时域的电力市场统一业务与信息交互平台方法，以湖北省为例，包括如下步骤：

步骤S01，分析湖北省电力市场特点和交易业务特点；

步骤S02，由市场方进行信息注册和信息提交，同时，市场和系统运营商进行一系列工作确保系统的可靠性，完成市场准备；

步骤S03，市场参与者提供市场报价，独立运营商对报价进行校验，完成市场报价；

步骤S04，运营中心计算满足安全约束条件下、使得投标发电成本最小的日前计划和对应的节点电价，完成市场出清；

步骤S05，将日前市场的结果在输电网实时信息发布系统中公布，完成市场结算；

步骤S06，由电力市场交易信息交互所涉及的信息注册、信息申报和信息发布建立一套科学规范的市场信息与电网交互的市场流程；

步骤S07，提出湖北省信息注册、交易申报和信息发布的交易框架和流程，以及相关的重要数据汇总，并完成湖北省全时域电力市场统一业务与信息交互平台搭建。

截止2019年底，湖北电网总装机6037万千瓦，水电装机占比约50％，其中三峡电站装机容量2240万千瓦，煤电装机占比约42％，剩余8％为光伏机组、风电机组和蓄能电厂。2019年湖北省累计达成省内市场化交易合同电量623.62亿千瓦时，较去年增长203.07亿千瓦时，同比增长48％，交易平均降价幅度为0.75分/千万时。全社会用电量2214.30亿千瓦时，增长6.90％，其中，第一产业用电22.68亿千瓦时，增长11.78％；第二产业用电1346.38亿千瓦时，增长4.81％；第三产业用电408.78亿千瓦时，增长10.04％；城乡居民生活用电436.46亿千瓦时，增长10.49％。各大产业对全社会用电的增长均做出不同贡献，2019年全社会同比新增用电142.87亿千瓦时，其中第一、二、三产业分别同比新增用电2.39亿千瓦时、61.75亿千瓦时、37.29亿千瓦时，对全社会用电增长的贡献率分别为1.67％、43.22％、26.10％；城乡居民生活同比新增用电41.43亿千瓦时，对全社会用电增长的贡献率为29.00％。

目前湖北电网已形成以500千伏电网为骨干、以220千伏电网为主体、110千伏电网覆盖全省全城乡的18.59万平方公里、供电人口达到6100多万的现代化、智能化大电网。截至2019年底，全网500kV变电站33座、500kV线路127条；220kV变电站246座，线路610条。总体而言，湖北省电网保持安全稳定运行，电力供应平稳有序，但迎峰度夏、迎峰度冬出现时段性供应紧张。

一个完整的市场流程是从市场报价开始，到市场结算结束。湖北全时域电力市场从投标到结算的能量市场流程详见图2。根据中长期市场、日前市场和实时市场的紧密关联，电力市场交易信息交互所设计的信息注册、信息申报和信息发布都是建立在一套科学规范的市场信息与电网交互的市场流程中。因此，湖北省全市域电力市场从市场准备、交易申报到结算的能量市场流程和典型的一体化市场软件系统结构详见图3。

电力交易系统功能齐全、流程复杂，包括从市场申报到市场结算的所有阶段，每个阶段都会产生大量的数据，大量的数据也是维持交易系统运行的支柱。以数据架构平台为例对于数据流进行分析，平台通过外部信号源获取上游市场与主网系统的数据提供给数据探测环境与数据湖。数据的探测、存储、分析与建模在数据探测环境中进行，原始数据的转换在数据湖中进行。其中数据模型包含十个类别，分别为需求预测、调度、预调度、投标、发电量、负荷、系统充裕的分析、辅助服务、电表数据系统网络结构数据与结算。经过数据探测环境与数据湖处理得出的数据需对发电部门区域与市场信息进行发布。市场信息即值得信任的发布数据；发电部门区域需要进行发电计划与预测，以及对发电市场的分析。发电部门分析与预测得到的数据需要对数据湖以及市场信息分别发布。最终市场信息将汇聚的数据通过出版物及网页形式对外发布。具体的读取与发布数据流在图4中有详细的体现。

从客户服务角度，本发明可实现客户服务流程的全面信息化管理，整合多种服务方式、服务渠道的服务资源，优化上下、内外、集约与分布等多种服务功能设置，提高客户服务能力及效益分析支持能力；从业务自动化处理的角度，可实现数据申报、交易管理、合同管理、结算管理、市场分析、信息分析、信息发布、系统管理等业务功能，同时实现电力市场交易应用的互联以及安全校核等业务处理过程中的全面信息化统一管理，使业务处理流程化、操作记录无笔化、信息传递网络化，数据管理集中化，达到电力市场交易处理快捷、准确和规范的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。