第 3 0卷 第 5 期
2017年 5 月
广 东 电 力
GUANGDONG ELECTRIC POWER
Vol. 30 No. 5
May. 2017
doi： 10. 3969/j. issn. 1007-290X. 2017. 05. 007
适应电力市场多成分直接交易的曰内
发电计划模型和方法
蔡秋娜，杨韵，陆秋瑜，闫斌杰
(广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东广州 510600)
摘要：在当前大用户直购电背景下，机组合同电量计划要求刚性完成，而负荷偏差、故障检修等因素发生变化
时，可能造成电量计划无法精确执行。随着交易成分越来越复杂，对于不同成分电量计划完成进度的均衡性提
出了更高的要求。因此，电网公司迫切需要一种高效精确的日发电计划模型和方法，在保证电网安全运行的前
提下滚动调整机组出力，完成不同交易成分下合同电量进度均衡目标。为此，提出了适应电力市场多成分直接
交易的日内发电计划模型和方法，实时跟踪机组合同电量的完成进度，采用滚动建模方法，对不同交易成分设
置不同二次惩罚系数，实现对机组合同电量完成进度的精确、均衡控制。以中国某省级电网为算例的测试结果
表明，所提模式、模型与方法极大提高了机组电量完成率与均衡性。
关键词：电力市场；多成分直接交易；合同电量；二次惩罚系数；均衡性
中图分类号：TM732 文献标志码：A 文章编号：1007-290X(2017)05-0035-05
Research on Intraday Generation Scheduling Model and Method Adaptive to
M ulti-component Direct Transaction in Electricity Market
CAI Qiuna, YANG Yun, LU Qiuyu, YAN Binjie
(Electric Power Dispatching Control Center of Guangdong Power Grid Co. , Ltd. , Guangzhou, Guangdong 510600, China)
Abstract： At the background of direct electricity purchasing by big customers at present, it is required to rigidly complete
contract electricity quantity, while due to changes of some factors such as load deviation and fault overhaul, contract elec
tricity quantity may not be accurately completed. W ith transaction components become more and more complicated, higher
requirement is put forward upon equality of complete schedule of different component of electricity quantity. Therefore,
power grid corporations are eager to need a kind of high efficient and accurate intraday generation scheduling model and
method which can realize rolling adjustment on unit output and complete the target of keeping schedule equality of the con
tract electricity quantity on the premise of ensuring safe operation of the power grid. Thus, this paper presents intraday gen
eration scheduling model and method adaptive to multi-component direct transaction in the electricity market which can real
timely track complete schedule of contract electricity quantity. By using rolling modeling method, the model and method sets
different quadratic penalty coefficients for different transaction components so as to realize accurate and balanced control
for complete schedule of contract electricity quantity. Testing result of one provincial power grid also indicates the proposed
model and method can greatly improve completion rate and equality of electricity quantity.
Keywords： electricity m arket； multi-component direct transaction； contract electricity quantity； quadratic penalty coeffi
cient; equality
收稿日期：2016-11-07
2015年 3 月，随着标志性文件《中共中央国务
院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发
〔2015〕9号 )正式下发，新一轮电力体制改革全面
36 广 家 ® 力_ 第:3〇養
铺开D]. 在这种背景下，要完成由传统计划模式向
市场模式的转变•大用户直购电交易是一个童要的
突破〇»_4]。市场建设初期，通过合理地统筹年度
基数计划与直接交易结果*制定统一的发电目标.
通过集中撮合和双边交易的方式开展大用户年度和
月度直接交易，交易结果要求刚性执行[5S]。但
是.在实际调度运行过程中，负荷偏差、水情变
化、新能源发电增减、故障检修等因素发生变化
时，，可能造成机组可安排的出力计划与合同电量计
划存在较大的偏差，计划电量或交易电量无法准确
执行，而将矛盾和问题集中到调度环节。此时，，需
要在S 内实时调度过程中滚动修正机组出力以满足
机组合同电量。
随着大用户直购电交易的不断发展，交易成分
越来越复杂[9]。除了政府相关部门分配的计划电量
以外，还包括电厂与大用户协商签订的年度双边协
商电量m及月度集中竞争电量等。这些电量计划都
要求尽可能满足.而在电量计划存在偏差的情况
下，各交易成分完成进度要求不一.需要均衡考虑
进度完成。因此，迫切需要一种高效精确的日内发
电计划模型和方法.在日内调度阶段实现对电量计
划完成进度的滚动协调，在满足电网安全运行的前
提下尽可能保证不同文易成分完成进度均衡的苣
标，以适应电力市场环境下多成分直接交易。
自前，在现有文献中，也提出了许多调度过程
中滚动修疋;合同电量的模型和方法V 文献|爾]無出
了一种考虑机组合同电,量滚动调整的合同电量分解
方法* 文献[11]提出7可以适应电量协调和成本控
制 2 种模式的日内滚动发电计划模式与模繼9 在电
董协调模式下，实现了日内调整机组出力的方式滚
动修正剩佘时段机组目标电量.提升了发电调度的
公平性；在成本控制式下，增加考虑了风电消纳
成本控制约束，实现了以合理的成本消纳风电。文
献[12』提出了考虑机组合同电量完成动态均衡的日
内安全经济调度模式与模型. 提出基于分段线性罚
值的均衡调度优化目标函数，实现对机组电童计划
完成进度的均衡控制。但是. 采用线性罚项优化合
同电量完成进度的方式，也容易造成电厂发电量进
度控制不均衡。
为此，在已有方法的基础上提出了适应电力市
场多成分直接文易的日内发电计划模型和方法^该
方掛在:日内经济调度模菌中考虑后续时段的电量釣
束条件，实现对电量计划的实时、灵活、精确的控
制；为了保证不同交易成分合同完成进度的均衡
性》该模型采用二次规划的方法》以电量偏差二次
罚值作为模型的优化目标.针对不同交易成分类型
设置不同的惩罚值。以中国某省级电网为算例的计
算结果证明，所提出的模式、模型与方法能够为机
组提供最隹的调频基点，减轻调度员的调频工作
量，为电网的安全、公平、高效运行提供有力
支持e
1 适应电力市场多成分:直=接交易的_日内_发.
电计划模式
在中长期合约交易模式下，如何保证合同电量
完成进度是主要f t标之一，即要求每台机组在一定
时间段内（比如年度、月度)的实际电輋与计划电量
之间的偏差尽可能小。但是，在实时调度运行过程
中，某些发电机组的检修、负荷预测误差等原因会
造成机组蕾安排的出力计划与合同电量计划存在较
大的偏差.造成某些机组无法完成电量合同，此
时，，猶要在日内实时调度过程中滚动修正机组出力
以满足机组合同电量。
为此，本文提出了适应电力市场多成分直接交
易的S 内发电计划模式.在日内调度阶段实现对电
量计划的实时、灵活、精确的控制s 该模式的实现
流程如图1所示a
图 1 模式流程
图 1 中，将机组的s ,标电量进行分解；计算各
机组对应各成分类型电量计划的完成情况.并根据
截至当前时段机组电量完成情况修芷电量约束条
件；结合超短期负荷预测信息(包括系统负荷预测、
母线负荷预测等)、机组运行情况、电网安全约束
条件等建立适应电力市场多成分直接交易的日内发
电计划模型，以实现对机组电量进度的均衡控制。
第 5期 蔡秋娜，等 s 适直电为市场多成分査接交易的曰内貴甩计划模塑和方法
该模型以最小化机组合同电量偏差为目标函数，满
足电力平衡约束、电网安全约束、机组运行约束、
电量完成进度约束等条件，为了实现对机组电量完
成进度的均衡控制，设计 r 二次电量偏蠢惩罚
.函数。:：
相比于现有方法，本文所提出的适应电力市场
多成分直接交易的日内发电计划模式，能够在电暈
优化时实时滚动修正电量计划的完成进度.合理分
配后续时段的电量进度，极大提高机组日电量计划
完成率以及不同电量计划完成的均衡性。
2 适应电力市场多成分直接交易的日内发
电计划模型
2 . 1 优化目标
模型的优化目标为最小化机组合同电量:的偏
差，数学表达式为
%
minX) S F t - i - CD
式中：j 为电量计划^成分类型，包栝政府相关部
门分配的计划电量.电厂与大用户通过协商签订的
年度双边协商电量以及月度集中竞争电量等不同交
易成分；沁为电量计划成分类型总数； 为机
组 i 的 j 类型成分发电量備_ 惩罚成本；爪 为 发
电机组总数a
为了实现对机组电量完成进度的均衡控制，设
计如图2 所示的二次电遺偏差惩罚函数。
图 2 中， 为机组/每H的类型成分计划
电量；山为;'类型发电量针划下机组 i•的电量偏
義；山.,/£?,;为机组 f 的j 类型成分相对电量的偏
差。二次电量偏差惩罚函数
式:中：H 、石“、W 为二次_ 量備義惩罚函数的
相关系数。
2 . 2 约束条件
为了实时跟踪机组日电輦计划的完成情况■所
提出的适应电力市场多成分直接交易的发电计划模
型优化周期是滚动变化的.为当前时刻点到本曰结
束，日内滚动计划模型需考虑机组爬坡能力，故优
化周期不应小于日内滚动最小优化周期 . 。 若
.霄天爾余优化时间小乎r # 则考虑爬坡的电力优_
化范围应扩展至下一*彳日r ^ - i 时段，但电量约束
时段仍限制•本目内。模麵中电力约束时段取值
r OT = t ^ I T-Tnin+Vf U
i tmi t .cW+ l , " - , t cm+ T nin - 1 I T —Tmini + 1}：>
(3)
式中：^为 爾 前 时 刻 点 为 时 刻 变 量 ；r 为一
天总的时段数。，电量釣束时段取值为
< T a
a)系统负荷乎衡约東s. 系统负荷平衡约束为
%
= p >- (4 )i =1
式 :中 为 时 段 r 的电网总负荷。
W机组出力上T 限约束。所有机组处于开机
状态. & 机组的出力应该处宁最大、最小技术
出力范围之内.即
p r < p i. , ^ p ,r . ( 5 )
式中：尸产表示机组/的最:小技术出力
〇机组爬坡能力约束，即
v P. t - Vp. Ci 〇 ^ ( 6 )
式中：！/.^_为机组 i 餘 _大 增 掛 力 速 拿 Vf严为机
组 f 的最小降出力速卓。
d)机组日合约电量约束 „ 机组在一定时段内
需要满足中长期电量合约，进而限制了机组的发电
量范围，机组日合约电量釣束为
2 ^ Qt- t^ ^ I' dj,j = 0,
<=(mt
d ^ Q. V 7 • (7)
式中： 为机组 i 在、 至 r 时段j 类型电量计
划.等于分解后所得;'类型的日发电,量计划减去截
:至tw - 1 时段已完成的_量计划=，该值可由发电
量滚动修IE过程得到；“ /为7_类型电量计划下机
组 i 的正偏差，4 「;为7类型电量计划下机组f 的负
偏差，若 表 示 优 化 结 果 电 量 大 子 电 暈 计
划，将受到惩罚， 时表示优化结果电量低
于电量计划，同样将受到惩罚。
38 广 东 电 力 第 30卷
e)线路潮流约束，即
N G K
P G i - iP i , t ~ G i - j P pre9j , t^ ：P l,max' ( 8 )
式中： 为系统中的负荷节点总数；z 为网络拓扑
中的线路总数； 为第/条线路传输功率的上
限； 为 第 z 条线路传输功率的下限；
为电网中节点/在时段 f 的节点负荷预测值； G h
为第/台机组对第Z条线路的机组- 线路功率转移
分布因乎； 为节点j 对第Z条线路的节点-线
路功率转移分布剛
3 适应电力市场多成分直接交易的日内发
电计划方法
由第2 章节可知•适应电力市场多成分直接交
易的日内发电计划瘼式主要分为4 个阶段：时序整
定、电量滚动修正、日内经济调度模型建重及模型
求解等。具体步骤如下：
步骤1，若当前待计划时刻点为初始时刻（即
k = l h 则计算日电董计划；若当前待计划时刻
点不为初始时刻，则进行电量滚动计算，并转至步
骤 2P
步骤2 , 若 “ S a r - 7 ^ + 1 . 则将滚动计算
时段扩展至:T_ ; 否则，滚动修正负荷预测信息及
电网相关输人信息
步骤3 . 根据截至当前时段机组电量完成情况
修jB 电量约束条件，并结合超短期负荷预测信息
(包括系统负荷预测、母线负荷预测等）、机组运行
情况、电网安全约束条件等建立适应电力市场多成
分直接交易的日内发电计划模型(DGS-M C D T模
型)。
步骤4 , 求解不考虑安全约束的适应电力市场
多成分直接交易的日内发电计划模型。
步骤5 . 根据步骤4 的计算结果进行安全校
核。若所得发电计划能够满足所有网络安全约束s
则转至步骤6 ; 否则，将不满足的网络安全约束添
加至适应电力市场多成分直接交易的日内发电计划
模型，转至步骤3。
步骤6，得到最终的发电计划并发布。
步骤 7，着!*■ = r ，则 ^ 杏删' k 二
(雖十1:.，并转至步骤.1.。
适应电力市场多成分直接交易的日内发电计划
方法具体流程如a 3 所示。
图 3 适应电力市场多成分直接交易的日内发电计划方法
4 算例分析
本文以中国某省级电网为算例，验证所提出的
适应电力市场多成分貪接交易的日内发电计划模
式、模型与方法的有效性。考虑每15 m in时段内，
某日12点至,23时 45分共48个时段的滚动发电计
划中，共 198台机组，计划发电机组150台。这里
分别比较文献[12]所提出的模型（以下简称DBIRS
模型》与本文所提出的摸型（以下简称DGS-MCDT
模型)在电量计划完成进度与均衡性之间的差异。
截止至11点 45分，各机组电量计划完成情况
如图4 所示。当H零时至11时 45分的时段内负荷
总电量占全年负荷总电暈的4 8 % , 因此，截止至
U 点 4 5分，设定各机组电鸶计划完成率标准为
4 8 % , 各机组电量计划实际完成率与4 8 % 的偏差
机组数
图 4 各机组电量计划与实际电量对比曲线
(截 止 至 11点 4 5分的统计）
第 5期 蔡秋娜，等 s 适直电为市场多成分査接交易的曰内貴甩计划模塑和方法 39
〇1 22 43 64 85 106 127 148
机组数
图 7 DBIRS模型与 DGS-MCDT模型下机组电量完成率
根据DBIRS模型，所有机组发电量完成率的
<97 97-99 99-101 >101
电量完成率/%
图 6 DBIRS、DGS-MCDT模型下机组电量完成率情况
由图6 可知，采用本文所提出的模型，绝大多
数机组的电量衆成率齡中在U9 $ % ，101.%]区:间if
采用 D BIRS模型，虽然发电量完成率在[ 9 9 %，
101私〗区间也较多，但其它区间仍有一定数量的机
组 因 此 ’在机组_量_成拿方面，本文所提出的
DGS-MCDT模型优于DBIRS模型。
由DBIRS、DGS-MCDT模型计算得到的各机
组电量完成率如图7 所
4 2 -4 5 45-48 48-51
电量完成率/%
图 5 各机组电量完成率情况(截 止 至 11点 4 5分的统计）
由图5 可知，截也至1 1时 4 5分 .约 %
的机组突成或超额完成 T 电 羹 计 划 ，标；约
39. 3 % 的机组未能完成电量计划西标。为此，根据
截止至当前时段机组电量完成情况修正电量约束条
件，分别建立和滚动DBIRS、DGS-MCDT 2 种发
电计划模型。
根据DBIRS、DGS-MCDT 2 个模型，分别计
算并得到各机组的出力计划以及各机组的电量计划
完成情况。图 6 所示为2 种不同模型下，各机组最
终的电量堯成率情况统计。
如图5 所示 方差为 1 2 ,而根据DGS-M CD T模型，所有
机组发电量蕾成率的方差为〇. 〇〇〇. 25。由此可:见.，
本文所提出的DGS-M CD T模型提升了机组电量完
成的均衡性。
由以上具体实施算例可见，本文提出的适应月
度直接交易的电量安全校核模式、模型与方法，提
升了合同电量完成率与均衡性.按照本文所提供的
方法.电网公司能够实时滚动修IE电置计划的完成
进度.在保证电网安全运行的前提下尽可能完成机
组合同电量，满足大用，直购电背景下多成分交易
的实际需求。
5 结束语
针对大用户直购电背景:下.多交易成分进度要
求木一:，:需:要均衡•虑_ 邏完成率的要求，本文提
出了一种全新的适应电力市场多成分盒接交易的日
内发电计划的模式、模型及方法。该模式根据各机
组电量计划完成进度滚动修正各机组的电量约束条
件.并添加至日内经济调度模型中，以实现对电暈
计划的实时、灵活、精确的控制；为了保证不同交
易成分合同完成进度的均衡性，该模型采甩二次规
划的方法，以电量偏差的二次罚偉作为模邀的优化
貢标》中国某省级电网的测试与分析表明，本文所
提出的模式、模型与方法能够在电量优化时实时滚
动修:i t电釐计划的誠进度、細分配后续时段的
电量进度，极大提高机组J3 电量计划完成率以及不
同电量计划完成的均衡性。
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■ DBIRS
DGS-MCDT
.20
. 0|
. 8(
. 6|
. 4|
. 2|
1.
0.
0.
0.
0.
60
20
80
40
11
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作者简介：
林 艺 城 （1991)，男 ，广 东 汕 头 人 。在 读 硕 士 研 究 生 ，主要研
究方向为电力系统运行与控制。
李锦焙（1989)，男 ，广 东 云 浮 人 。在 读 硕 士 研 究 生 ，主要研
究方向为智能算法在电力系统中的应用。
孟 安 波 （1971)， 男 ，四 川 成 都 人 。教 授 ，工 学 博 士 ，研究方
向为人工智能算法在电力系统中的应用。
(编辑彭艳）
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作者简介：
蔡 秋 娜 （1986)，女 ，广 东 潮 州 人 。 工 程 师 ，工 学 硕 士 ，从事
电力系统调度运行工作。
杨 韵 （1989)，女 ，广 东 广 州 人 。助 理 工 程 师 ，工 学 硕 士 ，从
事电力系统调度运行工作。
陆 秋 瑜 （1987)，女 ，广 西 贵 港 人 。 工 程 师 ，工 学 博 士 ，从事
电力系统调度运行。
(编辑王夏慧）
