CN106447462A - 一种电力市场全景实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力市场全景实验平台，其特征在于其包括电力交易运营模拟器、市场成员行为模拟器和电网运行模拟器三部分；电力交易运营模拟器包括电力市场商品结构生成器、电力市场运营模式配置、电力市场运营实验平台、实验评估分析、电力市场运营时序配置以及实验控制与管理；市场成员行为模拟器包括竞价策略管理、电力市场申报决策、数据申报与信息管理；电网运行模拟器主要用于模拟与电力市场运营紧密相关的电网运行状态量变化，支持潮流分析、发电计划跟踪、联络线计划跟踪、故障模拟、扰动模拟；本发明涵盖电力交易运营、市场成员决策行为、电网运行三个维度，可为电力市场模式的设计和选择提供有效实验手段。

Description

一种电力市场全景实验平台

技术领域：

本发明涉及一种电力市场全景实验平台，可应用于多电力商品、多交易周期、多交易方式的电力市场运营模拟与评估、运营技术验证、运营人员实务培训和运营系统功能测试，属于电力市场技术领域。

背景技术：

在电力工业引入竞争、提高效率、降低成本是电力市场改革的重要目的，各国政府在市场化改革中依据自身电力工业发展状况、政策体制和能源战略，选择相应的电力市场模式。不同的电力市场模式设计对电力市场运营效率、电力市场主体效益，以及对电力系统的可持续安全稳定运行都具有决定性影响，往往是决定电力市场改革成败的关键。

为降低电力市场模式选择及运营的风险，电力交易机构和科研单位研究建立了多种电力市场实验手段。然而，由于现有的许多电力市场实验手段存在各种功能限制，距离推演评估预想电力系统模式优劣的目标，还有很大差距。第一，有的实验系统依托在线运行的电力市场运营系统实现，只能模拟已有的电力市场模式，主要服务于交易人员操作层面的培训，无法模拟不同的电力市场模式。第二，有的实验系统不具有对电力市场成员决策行为的模拟能力，仅限于对电力市场成员历史申报数据或者人工模拟数据进行实验，无法反映电力市场成员的决策行为。第三，有的实验系统虽然能够配置电力市场规则，模拟电力市场成员智能决策，但仅能模拟单一电力商品、单一交易周期的电力市场运营。第四，有的实验系统仅限于一定供需关系下的静态电力市场推演，无法模拟电力需求和生产随时间周期变化，设备非正常停运对电力市场运营的影响。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种涵盖电力交易运营、市场成员决策行为、电网运行三个维度，可为电力市场模式的设计和选择提供有效实验手段的电力市场全景实验平台。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种电力市场全景实验平台，其特征在于其包括电力交易运营模拟器、市场成员行为模拟器和电网运行模拟器三部分；

(一)电力交易运营模拟器：

电力交易运营模拟器包括电力市场商品结构生成器、电力市场运营模式配置、电力市场运营实验平台、实验评估分析、电力市场运营时序配置以及实验控制与管理；

1）电力市场商品结构生成器：

用于定义电力市场模式的电力商品构成，为电能、辅助服务、容量、输电权、绿色证书、发电权中的一种或者多种电力商品的组合；电力市场商品结构生成器预置了可以在电力市场运营中出现的所有电力商品类型，并预定义了每类电力商品的成本模型；基于此，定义每类电力商品的交易周期、交易方式；电力商品、交易周期和交易方式的组合称为一种电力市场，所有电力市场的总和形成目标电力市场结构；

2）电力市场运营模式配置：

用于设置每种电力市场的运营模式，生成对应的电力市场规则；每种电力市场规则包括：电力市场成员准入条件、电力市场时序、买方报价格式、卖方报价格式、电力市场定价机制、电力市场出清机制、电力市场结算机制，以及需要联合出清的电力市场组合；

3）电力市场运营实验平台：

电力市场运营实验平台是模拟电力市场运营的实体，是一个预置的电力市场运营实例创建和运行容器，能够容纳多种电力商品、多种交易周期和多种交易方式组合的多电力市场实例联合运营；电力市场运营实验平台根据电力市场商品结构生成器生成的目标电力市场结构，自动激活对应电力市场实例，设定电力市场间交换规范；根据电力市场运营模式配置生成的电力市场规则，实例化市场出清引擎和市场成员接入终端；根据市场运营时序配置生成的各电力市场之间时序配合条件，确定各电力市场实例间的相互激活机制，最终形成多个电力市场实例，支撑配置电力市场模式的运营实验；电力市场实例包括：电能市场实例、辅助服务市场实例、容量市场实例、输电权市场实例、发电权市场实例；

4）实验评估分析：

实验评估分析包括两部分功能；一是电力市场成员竞争策略有效性和行为竞争性评估；根据电力市场出清和电网运行信息，自动计算各电力市场成员的电能费、辅助服务费、容量费，并根据其变动成本和固定成本分摊原则，计算各电力市场成员在各电力市场中的净收益和总体净收益，同时计算电力市场成员总体平均收益和各类电力市场成员的平均收益，对比各电力市场成员净收益、总体净收益与总体平均收益、所属类电力市场成员平均收益，评估电力市场成员竞争策略的有效性；同时通过分析电力市场成员申报价格与实际成本之间的偏离度，评估各电力市场成员在电力市场中的竞争性；二是电力市场竞争性和有效性评估；通过对各周期电力市场中边际机组电力市场报价与其成本的偏离程度，评估各个电力市场是否具有竞争性；从各电力商品的平均市场价格与平均供应成本比例、电力市场总体供给能力与电力市场需求比例、输电设备利用率变化等指标，评估电力市场的有效性；

5）电力市场运营时序配置：

用于配置各电力市场的启动周期、电力市场启动顺序，配置电力市场运营中的流转环节组成和各环节之间的流转条件，以及各电力市场之间时序配合条件；电力市场运营时序设置决定了各个电力市场的运作流程以及之间的相互触发关系；

6）实验控制与管理：

实验控制与管理用于配置生成具体的实验案例，模拟预想的电力市场规模、一次能源价格，形成电力市场启动和持续运行所需的各种基础信息；

市场模型人工配置基于无约束网络算例或者直接选用内嵌的RTS-96标准算例生成电网物理模型和电力市场经济模型；

市场模型自动生成则能够根据基于IEC 62325-301标准的市场模型或者IEC 61970-301标准的电网模型，按照厂站机组间的所属关系、装机容量，自动生成用于实验的电网物理模型和电力市场经济模型；

市场成员决策模型配置用于设置各电力市场成员智能代理的策略集、风险承受能力、决策子目标偏好，用于电力市场成员自主决策策略生成；

实验周期及市场启动前状态配置用于设置实验案例的时间范围，并设置各电力市场成员已签订合同、设备检修计划、机组运行状态各种市场初始参数，实验周期的设置决定了各类电力市场的运行次数；

学员参与市场的教案配置用于设置各电力市场成员由智能代理模拟或是由参训学员代理参与电力市场竞争，以及哪些电力市场成员可以联合以模拟发电集团决策，并可以预置部分电力市场成员的成本、检修计划、辅助服务能力；

教员干预控制可以预设发输电设备检修计划调整、发输电设备故障，用于模拟电网运行对电力市场成员收益的影响；

目标电力市场结构由电力市场商品结构生成器生成，市场规则由电力市场运营模式配置生成，市场成员成本构成及一次能源价格自动生成模块的功能在于根据燃料价格变化及固定成本构成生成市场规则、市场成员成本及一次能源价格；目标电力市场结构、市场规则、市场成员成本及一次能源价格组成实验控制台配置文件，用于支撑电力市场运营实验平台；

（二）市场成员行为模拟器：

市场成员行为模拟器的功能包括：竞价策略管理、电力市场申报决策、数据申报与信息管理；

1）竞价策略管理：

用于设置电力市场成员的竞价策略集合，包括参与的电力市场种类、决策的主要目标和从属目标，以及对风险的偏好程度，并设置长周期成本在短周期电力市场中的可选分摊策略；

2）市场申报决策：

依据电力市场成员的各种电力成本构成，以试验周期内利益最大化为目标，参照竞价策略集合设置和成本分摊策略，考虑实验周期内已经达成的各类交易合同，协调优化电力市场成员所有发用电资源在各个电力市场中的竞价策略；在多周期竞争决策中，能够根据电力市场出清和计算结果，自动调优后续竞争策略；

3）数据申报与信息管理：

提供参训人员查询各种电力市场运行信息和自身注册信息的人机界面，提供参与各类电力市场的数据申报界面，并从市场、发用电资源、时间多个维度展示电力市场成员的量本利信息和评价信息；

（三）电网运行模拟器：

电网运行模拟器主要用于模拟与电力市场运营紧密相关的电网运行状态量变化，支持潮流分析、发电计划跟踪、联络线计划跟踪、故障模拟、扰动模拟。

本发明同已有技术相比可产生如下积极效果本发明从电力交易运营、电力市场成员决策行为和电网运行三个维度出发，以年度为经营周期，将电力市场模式中的所有商品类型、所有交易周期、相关交易方式和定价机制作为一个整体看待，以总体利益最大化作为电力市场成员的决策目标，通过对电力市场运营中的需求预测、成员决策、交易出清、调度运行、结算评估关键环节的完整模拟，量化评估相应电力市场模式下的经济、安全、节能和可持续性指标，从而建立一个电力市场全景实验评价平台，为电力市场模式的设计和选择提供有效的实验手段。

其具有如下特点：

1、电力市场运营模拟与评估可以支持电能、辅助服务、容量、输电权、发电权、绿色证书多电力商品类型，中长期、月度、日前、日内、实时多交易周期，集中撮合与双边协商等多种交易方式，分区定价和节点定价多种定价机制的多电力市场耦合运营的电力市场机理推演，模拟电网安全约束在电力市场出清、电网调度各个环节中的作用，在对电力市场成员自主动态决策模拟基础上，量化评价电力市场模式的运营效率和运营风险，依据对电力市场推演中的各种指标分析，评估电力市场规则公正性和交易模式可行性，为电力市场模式的设计和选择提供决策支持，以更好地引导并优化电力市场规则设计。

2、电力市场运营技术验证可以预期电力市场模式、电力市场规模和电源电网结构，搭建目标电力市场运营环境，为海量成员接入、电力市场出清优化算法、定价算法、电力市场结算、安全约束电力市场化调度新技术验证提供数据接入、流程控制和结果校对支持，同时为大数据、云计算、桌面云技术在电力市场运营中的应用提供实验验证环境，评估运营技术的适用性。

3、电力市场运营人员实务培训可以依据电网模型灵活构建预期电力市场模式的电力市场运营环境，模拟电网运行和电力市场成员自主决策，为电力市场运营、电力市场成员交易、科研机构研究、理论教学、监管评价提供实务培训环境，参训人员与投标机器人共同参与各电力市场运营模拟，通过对一定时间范围内不同供需形势、电力市场成员自主决策和多电力市场成员联合决策运营场景的模拟，评估人员培训效果。

4、电力市场运营系统功能测试通过标准接口与电力市场运行系统连接，模拟目标电力市场运营，提供电网运行断面和电力市场成员申报案例，接受被测电力市场运营系统的出清结果，并对被测系统功能正确性和计算性能进行测试验证，实现电力市场运营系统功能软件的业务级测试。

附图说明：

图1为本发明的功能框架结构示意图；

图2为本发明的电力市场运营实验平台的结构示意图；

图3为本发明的实验控制与管理的功能结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明：

实施例：一种电力市场全景实验平台（参见图1-图3），其主要包括电力交易运营模拟器、市场成员行为模拟器和电网运行模拟器三部分。

(一)电力交易运营模拟器

电力交易运营模拟器包括电力市场商品结构生成器、电力市场运营模式配置、电力市场运营实验平台、实验评估分析、电力市场运营时序配置以及实验控制与管理。下面针对其做具体说明：

1）电力市场商品结构生成器

用于定义电力市场模式的电力商品构成，可以为电能、辅助服务、容量、输电权、绿色证书、发电权中的一种或者多种电力商品的组合。电力市场商品结构生成器预置了可以在电力市场运营中出现的所有电力商品类型，并预定义了每类电力商品的成本模型。基于此，定义每类电力商品的交易周期、交易方式。电力商品、交易周期和交易方式的组合称为一种电力市场，所有电力市场的总和形成目标电力市场结构。

2）电力市场运营模式配置

用于设置每种电力市场的运营模式，生成对应的电力市场规则。每种电力市场规则包括：电力市场成员准入条件、电力市场时序、买方报价格式、卖方报价格式、电力市场定价机制、电力市场出清机制、电力市场结算机制，以及需要联合出清的电力市场组合。

3）电力市场运营实验平台

电力市场运营实验平台是模拟电力市场运营的实体，是一个预置的电力市场运营实例创建和运行容器，能够容纳多种电力商品、多种交易周期和多种交易方式组合的多电力市场实例联合运营。电力市场运营实验平台结构如附图2所示。根据电力市场商品结构生成器生成的目标电力市场结构，自动激活对应电力市场实例，设定电力市场间交换规范；根据电力市场运营模式配置生成的电力市场规则，实例化市场出清引擎和市场成员接入终端；根据市场运营时序配置生成的各电力市场之间时序配合条件，确定各电力市场实例间的相互激活机制，最终形成多个电力市场实例，支撑配置电力市场模式的运营实验。电力市场实例包括：电能市场实例、辅助服务市场实例、容量市场实例、输电权市场实例、发电权市场实例。

4）实验评估分析

实验评估分析主要包括两部分功能。一是电力市场成员竞争策略有效性和行为竞争性评估。根据电力市场出清和电网运行信息，自动计算各电力市场成员的电能费、辅助服务费、容量费，并根据其变动成本和固定成本分摊原则，计算各电力市场成员在各电力市场中的净收益和总体净收益，同时计算电力市场成员总体平均收益和各类电力市场成员的平均收益，对比各电力市场成员净收益、总体净收益与总体平均收益、所属类电力市场成员平均收益，评估电力市场成员竞争策略的有效性；同时通过分析电力市场成员申报价格与实际成本之间的偏离度，评估各电力市场成员在电力市场中的竞争性。二是电力市场竞争性和有效性评估。通过对各周期电力市场中边际机组电力市场报价与其成本的偏离程度，评估各个电力市场是否具有竞争性；从各电力商品的平均市场价格与平均供应成本比例、电力市场总体供给能力与电力市场需求比例、输电设备利用率变化等指标，评估电力市场的有效性。

5）电力市场运营时序配置

用于配置各电力市场的启动周期、电力市场启动顺序，配置电力市场运营中的流转环节组成和各环节之间的流转条件，以及各电力市场之间时序配合条件。电力市场运营时序设置决定了各个电力市场的运作流程以及之间的相互触发关系。

6）实验控制与管理

实验控制与管理用于配置生成具体的实验案例，模拟预想的电力市场规模、一次能源价格，形成电力市场启动和持续运行所需的各种基础信息。其功能结构图如附图3所示。

市场模型人工配置基于无约束网络算例（不考虑电网模型）或者直接选用内嵌的RTS-96标准算例生成电网物理模型和电力市场经济模型。

市场模型自动生成则能够根据基于IEC 62325-301标准的市场模型或者IEC61970-301标准的电网模型，按照厂站机组间的所属关系、装机容量，自动生成用于实验的电网物理模型和电力市场经济模型。

市场成员决策模型配置用于设置各电力市场成员智能代理的策略集、风险承受能力、决策子目标偏好，用于电力市场成员自主决策策略生成。

实验周期及市场启动前状态配置用于设置实验案例的时间范围，并设置各电力市场成员已签订合同、设备检修计划、机组运行状态各种市场初始参数，实验周期的设置决定了各类电力市场的运行次数。

学员参与市场的教案配置用于设置各电力市场成员由智能代理模拟或是由参训学员代理参与电力市场竞争，以及哪些电力市场成员可以联合以模拟发电集团决策，并可以预置部分电力市场成员的成本、检修计划、辅助服务能力。

教员干预控制可以预设发输电设备检修计划调整、发输电设备故障，用于模拟电网运行对电力市场成员收益的影响。

目标电力市场结构由电力市场商品结构生成器生成，市场规则由电力市场运营模式配置生成，市场成员成本构成及一次能源价格自动生成模块的功能在于根据燃料价格变化及固定成本构成生成市场规则、市场成员成本及一次能源价格。目标电力市场结构、市场规则、市场成员成本及一次能源价格组成实验控制台配置文件，用于支撑电力市场运营实验平台。

（二）、市场成员行为模拟器

市场成员行为模拟器的功能包括：竞价策略管理、电力市场申报决策、数据申报与信息管理。

1）竞价策略管理

用于设置电力市场成员的竞价策略集合，包括参与的电力市场种类、决策的主要目标和从属目标，以及对风险的偏好程度，并设置长周期成本在短周期电力市场中的可选分摊策略。

2）市场申报决策

依据电力市场成员的各种电力成本构成，以试验周期内利益最大化为目标，参照竞价策略集合设置和成本分摊策略，考虑实验周期内已经达成的各类交易合同，协调优化电力市场成员所有发用电资源在各个电力市场中的竞价策略。在多周期竞争决策中，能够根据电力市场出清和计算结果，自动调优后续竞争策略。

3）数据申报与信息管理

提供参训人员查询各种电力市场运行信息和自身注册信息的人机界面，提供参与各类电力市场的数据申报界面，并从市场、发用电资源、时间多个维度展示电力市场成员的量本利信息和评价信息。

（三）、电网运行模拟器

电网运行模拟器主要用于模拟与电力市场运营紧密相关的电网运行状态量变化，支持潮流分析、发电计划跟踪、联络线计划跟踪、故障模拟、扰动模拟。

Claims (1)

1.一种电力市场全景实验平台，其特征在于其包括电力交易运营模拟器、市场成员行为模拟器和电网运行模拟器三部分；

电力交易运营模拟器：

电力交易运营模拟器包括电力市场商品结构生成器、电力市场运营模式配置、电力市场运营实验平台、实验评估分析、电力市场运营时序配置以及实验控制与管理；

电力市场商品结构生成器：

用于定义电力市场模式的电力商品构成，为电能、辅助服务、容量、输电权、绿色证书、发电权中的一种或者多种电力商品的组合；电力市场商品结构生成器预置了可以在电力市场运营中出现的所有电力商品类型，并预定义了每类电力商品的成本模型；基于此，定义每类电力商品的交易周期、交易方式；电力商品、交易周期和交易方式的组合称为一种电力市场，所有电力市场的总和形成目标电力市场结构；

电力市场运营模式配置：

用于设置每种电力市场的运营模式，生成对应的电力市场规则；每种电力市场规则包括：电力市场成员准入条件、电力市场时序、买方报价格式、卖方报价格式、电力市场定价机制、电力市场出清机制、电力市场结算机制，以及需要联合出清的电力市场组合；

电力市场运营实验平台：

电力市场运营实验平台是模拟电力市场运营的实体，是一个预置的电力市场运营实例创建和运行容器，能够容纳多种电力商品、多种交易周期和多种交易方式组合的多电力市场实例联合运营；电力市场运营实验平台根据电力市场商品结构生成器生成的目标电力市场结构，自动激活对应电力市场实例，设定电力市场间交换规范；根据电力市场运营模式配置生成的电力市场规则，实例化市场出清引擎和市场成员接入终端；根据市场运营时序配置生成的各电力市场之间时序配合条件，确定各电力市场实例间的相互激活机制，最终形成多个电力市场实例，支撑配置电力市场模式的运营实验；电力市场实例包括：电能市场实例、辅助服务市场实例、容量市场实例、输电权市场实例、发电权市场实例；

实验评估分析：

实验评估分析包括两部分功能；一是电力市场成员竞争策略有效性和行为竞争性评估；根据电力市场出清和电网运行信息，自动计算各电力市场成员的电能费、辅助服务费、容量费，并根据其变动成本和固定成本分摊原则，计算各电力市场成员在各电力市场中的净收益和总体净收益，同时计算电力市场成员总体平均收益和各类电力市场成员的平均收益，对比各电力市场成员净收益、总体净收益与总体平均收益、所属类电力市场成员平均收益，评估电力市场成员竞争策略的有效性；同时通过分析电力市场成员申报价格与实际成本之间的偏离度，评估各电力市场成员在电力市场中的竞争性；二是电力市场竞争性和有效性评估；通过对各周期电力市场中边际机组电力市场报价与其成本的偏离程度，评估各个电力市场是否具有竞争性；从各电力商品的平均市场价格与平均供应成本比例、电力市场总体供给能力与电力市场需求比例、输电设备利用率变化等指标，评估电力市场的有效性；

电力市场运营时序配置：

用于配置各电力市场的启动周期、电力市场启动顺序，配置电力市场运营中的流转环节组成和各环节之间的流转条件，以及各电力市场之间时序配合条件；电力市场运营时序设置决定了各个电力市场的运作流程以及之间的相互触发关系；

实验控制与管理：

实验控制与管理用于配置生成具体的实验案例，模拟预想的电力市场规模、一次能源价格，形成电力市场启动和持续运行所需的各种基础信息；

市场模型人工配置基于无约束网络算例或者直接选用内嵌的RTS-96标准算例生成电网物理模型和电力市场经济模型；

市场模型自动生成则能够根据基于IEC 62325-301标准的市场模型或者IEC 61970-301标准的电网模型，按照厂站机组间的所属关系、装机容量，自动生成用于实验的电网物理模型和电力市场经济模型；

市场成员决策模型配置用于设置各电力市场成员智能代理的策略集、风险承受能力、决策子目标偏好，用于电力市场成员自主决策策略生成；

实验周期及市场启动前状态配置用于设置实验案例的时间范围，并设置各电力市场成员已签订合同、设备检修计划、机组运行状态各种市场初始参数，实验周期的设置决定了各类电力市场的运行次数；

学员参与市场的教案配置用于设置各电力市场成员由智能代理模拟或是由参训学员代理参与电力市场竞争，以及哪些电力市场成员可以联合以模拟发电集团决策，并可以预置部分电力市场成员的成本、检修计划、辅助服务能力；

教员干预控制可以预设发输电设备检修计划调整、发输电设备故障，用于模拟电网运行对电力市场成员收益的影响；

目标电力市场结构由电力市场商品结构生成器生成，市场规则由电力市场运营模式配置生成，市场成员成本构成及一次能源价格自动生成模块的功能在于根据燃料价格变化及固定成本构成生成市场规则、市场成员成本及一次能源价格；目标电力市场结构、市场规则、市场成员成本及一次能源价格组成实验控制台配置文件，用于支撑电力市场运营实验平台；

（二）市场成员行为模拟器：

市场成员行为模拟器的功能包括：竞价策略管理、电力市场申报决策、数据申报与信息管理；

竞价策略管理：

用于设置电力市场成员的竞价策略集合，包括参与的电力市场种类、决策的主要目标和从属目标，以及对风险的偏好程度，并设置长周期成本在短周期电力市场中的可选分摊策略；

市场申报决策：

依据电力市场成员的各种电力成本构成，以试验周期内利益最大化为目标，参照竞价策略集合设置和成本分摊策略，考虑实验周期内已经达成的各类交易合同，协调优化电力市场成员所有发用电资源在各个电力市场中的竞价策略；在多周期竞争决策中，能够根据电力市场出清和计算结果，自动调优后续竞争策略；

数据申报与信息管理：

提供参训人员查询各种电力市场运行信息和自身注册信息的人机界面，提供参与各类电力市场的数据申报界面，并从市场、发用电资源、时间多个维度展示电力市场成员的量本利信息和评价信息；

（三）电网运行模拟器：

电网运行模拟器主要用于模拟与电力市场运营紧密相关的电网运行状态量变化，支持潮流分析、发电计划跟踪、联络线计划跟踪、故障模拟、扰动模拟。