電力市場下XS電站競爭策略研究

鄒 璇 漆文邦

(四川大學水利水電學院，四川 成都 610065)

0 引言

隨著我國電力市場化穩步推進，即將打破原有電網企業輸、配、售一體化的經營模式，電力市場逐漸放開，更多的非電網企業也能參與到輸、配、售電環節中來，其經營和發展也會發生很大變化。水電是一種優質的清潔能源，在裝機總量中占比逐年上升，在電力市場供大于求的大背景下，發電側競價上網成為一種必然。因此，結合電力市場環境變化和水電自身特有屬性合理制定水電企業的經營發展策略，對提升水電企業在越發市場化的電力營銷環境中的競爭力有重要作用。

世界上各個國家電力市場化改革的情況各不相同，其電力市場運營模式也存在較大的差異[2]。從根本上來看，可分為兩類:一是以北歐、英國、西班牙、阿根廷等一些國家[1]為代表、原電力體制為壟斷模式的國家，先將廠網分開，再一步步開放電力銷售市場，但電網還是與調度和市場運營機構保持緊密結合。二是如美國、德國、日本等國家[2]，原本電力體制不被政府管理，采用獨立系統及電力交易機構的改革模式，各電力公司仍可繼續擁有電廠和電網，漸漸去打開配電市場。我國從原來的電力系統垂直一體化模式，發展到現在發電側開發，形成發電市場，并正在開發輸電環節，開放配電環節，形成電力銷售市場。因此，中國更接近于第一類模式[3]。

1 水電站參與電力市場的競價分析

在電力市場條件下，水電站通過調節其出力過程，報合適的的電價，以使在某一階段內獲得最大的收益。考慮到電力市場建設初期的局限性，發電計劃并沒有完全放開，因此本文中采用限量競價模式。在已知水位過程和用水量的前提下，綜合考慮MCP、泄流能力、來水量和出力等約束條件，以水電企業總收益最大化為目標，建立以下計算模型。

1.1 目標函數

(1)

式中：H——年發電量，MW·h；

A——綜合出力系數；

Qt——t時段發電流量，m3/s；

Ht——t時段平均發電凈水頭，m；

T——年內總時段數(以旬計，T=36)；

Mt——第t時段小時數。

1.2 約束條件

1.2.1水量平衡約束

Vt+1=Vt+RQt-Qt-St?t∈T

(2)

式中：Vt+1——第t時段末水庫蓄水量；

Vt——第t時段初水庫蓄水量；

RQt——第t時段預測平均入庫流量；

Qt——第t時段發電流量；

St——第t時段棄水流量。

1.2.2水庫蓄水量約束

Vt+1=Vt+RQt-Qt-St?t∈T

(3)

式中：Vt,min——第t時段水庫保證最小蓄水量；

Vt——第t時段水庫蓄水量；

Vt,max——電站第t時段允許的水庫最大蓄水量。

1.2.3水庫下泄流量約束

Qt,min≤Qt≤Qt,max?t∈T

(4)

式中：Qt,min——第t時段保證下泄流量；

Qt,max——第t時段最大允許下泄流量。

1.2.4非負約束

上述所有變量均不小于0。

1.3 模型計算

應用PSO模型，將水電站的每種運行策略分別用一個粒子代表，位置向量x表示水庫在各時段末的水位，速度向量v表示水庫在各時段末水位的漲落速度，水位變化須滿足1.2中的各約束條件，為增加初始可行解，就要將約束轉化為無約束。模型計算的步驟如下：

2)按照式(1)計算出各個粒子目標函數值，如果比粒子當前的個體極值優，則將pi設置為該粒子的位置，并更新這一個體極值。如果最新的個體極值中最優的優于上面的總體極值Eg，則將pg設置為該最優粒子的位置，并更新總體極值。

3)更新各個粒子的速度和位置。

4)檢驗當前迭代系數是否達到預先設定的最大迭代次數或誤差是否滿足最小誤差要求，滿足要求則終止迭代，輸出結果，否則回到步驟2)，繼續迭代。

迭代終止，記錄的總體極值點的位置即為水庫的最優蓄泄過程。

2 XS電站參與電力市場的競爭策略研究

2.1 XS電站基本資料

XS水電站壩址控制流域面積約1 300 km2。XS電站水庫大壩為多種土料碾壓土壩，工程主要建筑物按百年設計、千年校核(1992年定檢時按等級標準補充規定評定為2000年校核)。設計洪水位為295.42 m，校核洪水位為297.83 m，總庫容3.47億m3。汛期限制水位290.8 m，防洪庫容2.37億m3。正常蓄水位295.0 m，農業限制水位292.0 m，死水位283.8 m，水庫具有年調節能力。

電站總裝機容量35 MW(8.75 MW×4)，保證出力10.0 MW。2000年年底增裝5號機組，容量為10 MW。多年平均發電量為1.28億kW·h，年利用小時數約3 700 h。

2.2 計算參數

1)綜合參數。

XS電站綜合參數分別見表1。

表1 XS水庫特征參數

2)約束條件。

XS電站水位約束見表2。

表2 XS水庫逐月水位約束 m

出力約束:本文所采用的出力約束按電站裝機容量考慮，各月的最大、最小出力均按照45 MW，0 MW計算，實際可按照檢修計劃對最大出力進行調整。

2.3 結果分析

因XS水電站所在地區的電力市場化交易暫未啟動，缺乏數據預測市場出清電價。暫根據文件[4]基準電價為0.308元/(kW·h)，上網側取消峰谷電價政策。水電豐枯電價調整為枯水期電價上浮24.5%，豐水期電價下浮24%。采用PSO求解，結果分別見表3和圖1。

表3 XS水庫電站競價計算結果

從圖1出力變化過程中可得，電價高時段，水庫水位下降，加大出力，多發電；電價較低時段，水庫蓄水，減少出力。這符合市場規律，發電企業收益實現了最大化，結果是合理的。由此可見，該方法解決XS水電站競價策略是可行的。

參考文獻：

[1] William Hogan.Establish Power Market[M].Beijing:Modern Electric Power，2005:10.

[2] 國家電力公司.2002年中國電力市場分析與研究[M]．北京：中國電力出版社，2002.

[3] 李百順.國外電力市場發展態勢與啟迪[J]．農村電氣化，2001(11)：50-51.

[4] 川發改價格[2017]582號文件,關于調整四川電網豐枯峰谷電價政策有關事項的通知[Z].