可再生能源跨省区现货交易技术支持系统设计与实现

吴 静 ，昌 力 ，曹 斌

（1.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏 南京 210061；2.国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 210061；3.智能电网保护和运行控制国家重点实验室，江苏 南京 210061）

0 引言

为了缓解国网经营区域内愈加严重的弃水弃风弃光现象，切实落实国家深化电力体制改革及促进可再生能源消纳的相关政策措施，由国家电力调度通信中心（以下简称国调）牵头组织建设可再生能源跨省区现货市场及其相关技术支持系统，发挥市场配置资源的决定性作用，通过市场竞争充分挖掘可再生能源的跨省跨区消纳空间，促进四川水电、“三北”地区风电光伏的充分利用。相关送受端电网为配合国调现货市场开展，需要建立相应的可再生能源跨省区现货市场配套技术支持系统，与国调现货市场交易平台协调运作，共同构成统一完整的可再生能源跨省区现货市场技术支持系统［1-6］。

1 市场组织与流程

富余可再生能源跨省区现货市场定位为在落实各类中长期外送计划、交易之外，开展的富余可再生能源发电的增量外送交易，是在送端省发电侧、负荷侧调节资源已经全部用尽，可再生能源仍有富余发电能力、可能造成弃水弃风弃光时，充分利用国调直调跨区通道富余输电能力，用市场化方式组织开展的日前、日内跨省区外送交易。卖方为符合市场准入条件的送端电网水电、风电和光伏等可再生能源发电企业；买方为受端省级电网企业代理省内用户参与，逐步引入符合市场准入条件的大用户和售电公司参与交易。

可再生能源发电企业按照政府主管部门明确的弃水弃风弃光电能界定标准，根据富余发电能力，按时段申报售电“电力—电价”曲线；受端电网企业按照政府主管部门明确的购电报价策略，按时段申报购电“电力—电价”曲线；大用户、售电公司可自行申报“电力—电价”曲线。采用考虑通道安全约束的集中竞价出清机制。将买方申报电价和电力考虑输电电价和线损率后折算到送端交易计量关口，买方报价按照从高到低的顺序排序，卖方报价按照从低到高的顺序排序，报价最高的买方与报价最低的卖方优先成交，按照价差递减的原则依次出清，直至申报电力全部成交，或买方报价低于卖方报价，交易结束，最后一笔成交电力双方报价的平均值为系统边际电价，全部成交电力按照系统边际电价结算。出清过程闭环考虑通道安全约束，若买卖双方之间的输电通道达到输电能力，视为相关买卖双方交易结束，与通道相对应的卖方、买方报价从报价序列中删除，但仍可以向其他区域市场主体买卖电［7-10］。

1.1 日前市场

1.1.1 竞价模式

日前市场竞价模式在工作日开市，每个工作日组织次日 96个时段（15 min为一个时段）的日前交易。节假日前，根据节日期间调度运行工作需要，可集中组织节日期间的多日交易［10-13］。日前交易流程如图1所示。

1）交易信息发布。工作日11∶00前，国调中心及分中心完成跨省区通道日前预计划编制，向市场主体发布次日跨区通道可用输电能力等交易信息；各省调完成电厂日前预计划编制，向省内可再生能源发电企业发布次日各省系统负荷预测等交易信息。

2）卖方主体报价。工作日11∶30前，送端省调组织省内可再生能源发电企业完成日前市场报价。省调对电厂报价进行合理性校验和初步安全校核，确保发电企业申报的外送电力需求满足省内电网安全约束，整合成全省可再生能源外送总报价曲线，提交至国调中心现货市场系统。

图1 可再生能源跨省区现货市场技术支持系统日前市场竞价模式交易流程

3）买方主体报价。工作日11∶30前，受端省调组织省内大用户、售电公司完成日前市场报价。省调对报价进行合理性校验和初步安全校核，确保申报的电力需求满足省内电网安全约束和机组物理约束，与政府明确的购电报价一同整合成全省购电总报价曲线，提交至国调中心现货市场系统。

4）市场集中出清。工作日12∶00前，国调中心组织跨省区日前市场竞价模式集中出清，形成考虑通道安全约束的出清结果，将出清结果纳入跨区通道日前计划，下发分中心。

5）省间联络线关口计划下发。工作日15∶00前，分中心接受国调下发的跨区通道日前计划，编制省间联络线关口计划，经安全校核后下发各省调。

6）省内交易出清及发电计划编制。工作日16∶00前，送受端省调按照市场规则将分省出清结果进一步出清至电厂；根据分中心下发的联络线关口计划，编制省内机组发电计划，经安全校核后下发执行。

7）交易信息发布。工作日16∶30前，各级调度根据规定要求，公布交易出清结果。

1.1.2 余量模式

作为日前交易竞价模式出清机制的完善措施，余量模式中的交互文件与原来竞价模式交互文件的格式相同，主要区别在于文件名不同和报送内容不同。余量模式数据交互流程为：

1）工作日12∶00前，国调下发竞价模式出清结果，同时下发余量模式通道可用容量。送端省调接收并解析竞价模式出清结果，分配可再生能源厂站出清电力、计算各厂站未出清电力，向厂站公布出清结果。

若时间节点临时需要调整或者有其他变更，国调下发工作流程消息文件进行通知。送端省调接收工作流程消息文件后，及时向参与现货市场的可再生能源厂站发布市场信息。

2）工作日12∶15前，可再生能源厂站通过省调系统确认是否参与余量出清，即可再生能源厂站选择是否全天96点的全部余量均参加余量出清，暂不支持选择个别时段或部分余量参与余量出清。

3）工作日12∶30前，送端省调汇总参与余量出清的电力值，向国调发送余量申报文件，余量申报文件无需加密、价格默认为0、无需合并时段报送余量电力。国调下发余量模式出清结果和总出清结果（即竞价+余量模式出清结果），之前的基础计划加上竞价模型和余量模式总的出清结果作为日前终计划。

1.2 日内市场

1.2.1 日内实时交易

日内市场实时交易每日开市，组织可再生能源日内交易， 全天按 00∶00—08∶00，08∶00—12∶00，12∶00—16∶00，16∶00—20∶00，20∶00—24∶00 分 5 个交易段进行日内实时交易，每个交易时段提前2 h开市。日内实时交易流程如下：

1）日内市场价格。前一日17∶00前，国调下发次日的日内价格（单一价格）。

2）市场主体交易申报。设交易时段起始时刻为T，T-120 min买卖双方申报交易时段内的交易意愿电力曲线。

3）日内市场出清。T-90 min前，国调中心组织日内市场集中出清，形成考虑通道安全约束的出清结果，交易结果纳入跨区通道计划下发。

4）日内省间关口计划修改。T-70 min前，相关分中心根据跨区通道交易结果，经安全校核后形成省间联络线关口计划下发。

5）日内省内发电计划修改。T-50 min前，送受端省调按照市场规则将分省出清结果进一步出清至电厂；根据分中心下发的联络线关口计划变更，调整省内机组发电计划，经安全校核后下发执行。

6）交易信息发布。T-30 min前，各级调度根据规定要求，公布交易出清结果。

1.2.2 日内临时交易

日内临时交易为日内实时交易的补充交易。当日内实时交易申报量不足或新能源增长较快等原因将产生调峰弃电时，不经过国调现货交易系统而直接成交的现货电力。交易单的创建和临时交易电力的输入均通过富裕可再生能源跨省区现货技术支持系统完成，宁夏、吉林、黑龙江等各现场日内临时交易出清分解方式根据各现场的实际情况而定。

2 系统设计

可再生能源跨省区现货市场技术支持系统是水电、风电、光伏等可再生能源发电企业（或大用户、售电公司）参与可再生能源跨省区现货市场的省调侧代理接入终端，符合市场准入条件的可再生能源企业通过部署在对其具有调管权的省级调度中心的现货市场技术支持系统获取市场发布信息、参与市场报价、获取市场出清结果等，省级调度中心通过现货市场技术支持系统收集可再生能源企业报价数据后进行数据校验、安全校核、数据整合后上报部署在国调的现货市场交易平台，获取交易出清结果并提交计划编制系统生成机组计划进行执行［14-17］。

2.1 软件架构

可再生能源跨省区现货市场技术支持系统采用B／S架构设计，搭建在面向电力市场业务的安全、高效一体化支撑平台之上，与D5000平台高度融合，实现两个平台之间的数据与模型共享。省调侧总体结构上包括交易管理、交易支撑、厂网交互功能3大部分，交易管理功能分为市场基本功能和市场分析功能两部分，市场基本功能主要实现市场信息发布、报价数据收集、上报国调及接收国调下发的出清结果并向电厂发布等基本现货市场流程节点，市场分析功能定位于现货市场高级应用，为市场运营机构和市场各类主体提供全面分析市场运营情况的技术手段。交易支撑功能是在现有调度计划安全校核已有功能基础上进行功能升级与完善，以更好地支持现货市场开展，保证现货市场申报数据准确可靠、交易结果可执行。厂网交互主要实现与电厂之间的市场申报与市场发布功能。可再生能源跨省区现货市场技术支持系统结构如图2所示。

图2 可再生能源跨区现货市场技术支持系统结构

2.2 网络架构

系统支持二区完整部署和跨二三区分区部署2种模式，其中二区完整部署方式是指整个系统所有功能都部署在安全二区，可再生能源市场主体通过二区网络与系统进行交互。跨二三区部署指把系统功能按照访问对象的不同分别部署在二区和三区，二区与三区之间通过数据共享实现系统一体化运行，与电厂交互部分的信息发布、市场申报等部署在安全三区，报价数据校验、数据整合、数据上报等功能部署在安全二区。在安全二区，数据存储利用智能电网调度控制系统一区或二区现有数据库进行数据存储，并通过二区“数据文件+小邮件”方式与国调侧现货市场交易平台进行数据上报与下发接收，在安全三区，市场申报与发布功能利用现有安全三区数据库进行数据存储，并实现二区与三区数据库同步，三区报价数据通过数据文件经过物理隔离装置反向转送到二区，由二区数据接口负责进行入库。

网络结构与服务器数量与系统所采用部署模式有关。二区部署需要2台报价服务器，如图3所示，跨二区三区部署需要4台服务器，二区2台报价服务器，三区2台申报与发布服务器，如图4所示。

图3 可再生能源跨省区现货市场技术支持系统二区部署架构

图4 可再生能源跨省区现货市场技术支持系统跨二区三区部署架构

2.3 与其他系统数据交互

跨省区现货市场技术支持系统除了与国调侧现货市场系统进行数据交互外，与调度计划安全校核系统之间也存在紧密联系，市场成员在参与市场报价时，必须从调度计划系统中获取到当前交易单元已安排的发电计划、设备线路检修计划、系统负荷预测、通道可用容量、断面限额等信息计算得到富余可外送电力，上报到省调的申报电力需要经过省调安全校核功能校核后才能汇总上报到国调侧现货市场交易平台，最后出清结果也需要发送到调度计划系统重新进行计划编制。另外，现货市场系统需要从中长期交易系统获取中长期交易数据，指导现货市场报价，需要把出清结果送到结算系统进行事后结算，并从结算系统中获取结算结果，用于交易效益成本分析。跨省区现货市场技术支持系统与其他系统的交互如图5所示。

图5 可再生能源跨省区现货市场技术支持系统与其他系统的数据交互

3 关键技术

可再生能源跨省区现货交易技术支持系统的主要关键技术包括：

1）市场类型包括日前市场和日内市场，不仅包含了日前竞价交易模式和日内实时交易模式，也包含了相应的完善措施，即日前余量模式交易和日内临时交易模式。

可再生能源厂站通过交易发布功能获取到日前竞价交易的出清价格，并结合自身的富余发电能力自行决定是否参加余量交易；当日内实时交易申报量不足或新能源增长较快等原因将产生调峰弃电时，各省调度中心可自行启动日内临时交易作为日内实时交易的补充，即有效缓解了新能源厂站弃水、弃风、弃光问题，又拓展了新能源消纳空间。

2）自动交易出清。可再生新能源跨省区现货交易系统与国调侧现货系统平台通过数据文件进行交互。省调侧收到国调下发的出清文件，系统自动解析出清文件，完成现货交易出清分解，将出清结果分解到电厂，不需要调度员的人为干预。

3）建立偏差调整机制。为鼓励新能源企业参与现货交易，同时降低因预测偏差造成的发电计划完成偏差挤占基数电量，影响电厂参与现货积极性，系统建立偏差调整机制。参与现货交易的新能源电厂按日内终计划组织生产。偏差部分由参与平衡调整的新能源电厂优先替发。参与平衡调整的新能源电站替发电量按现货成交价格进行结算，不会影响到该电站基数电量及中长期市场电量计划。

4）建立预测偏差考核机制。为避免新能源场站超出自身发电能力，盲目申报现货交易，系统建立了考核机制。当新能源电站的实际出力与发电计划偏差的绝对值大于规定值时，超出部分的违约电量按可再生能源标杆电价购买参与电力偏差平衡调整机制的其他新能源电站的电量，并由其代发。当新能源电站连续两日实际发电出力与发电计划偏差的绝对值大于规定值时，终止其现货交易权利2天。

5）面向电力市场业务应用的高性能软件支撑平台。可再生能源跨省区现货交易技术支持系统采用B／S架构下面向电力市场等信息化系统的软件支撑平台，平台实现了服务、消息、图形、权限、告警、日志等常用基础功能，为上层的现货交易市场应用开发提供高性能、可扩展、跨平台的基础开发与运行环境，提升上层应用的开发效率。

4 结语

设计实现的可再生能源跨省区现货市场技术支持系统设计和开发过程中充分遵循跨省区现货市场运营机制和相关系统建设要求，采用先进计算机技术，充分利用系统软、硬件资源，并保证系统具有一定的开放性，满足可再生能源跨省区现货市场的各项业务需求，目前系统现已在甘肃、宁夏、黑龙江、吉林等现场上线运行，系统运行情况良好，促进了可再生资源更大范围的消纳。系统在甘肃现场于2017-08-18上线运行，截至2018-12-31，甘肃新能源现货交易共成交现货1 560笔（含日前399笔，日内1 161笔），总计51.5亿kWh，占新能源总发电量的13%。

随着试点工作的逐步深入，可再生能源跨省区现货交易的市场主体也在逐步增加，前期在西北、东北、四川等地开展风电、光伏、水电富余电力跨省区电力现货试点，近期华北等地也相继加入试点，市场选择性在逐步提高。可再生能源跨省区现货技术支持系统的投入使用调动了新能源消纳的积极性，提高了跨省区输电通道利用率，实现了可再生能源在更大范围内的优化配置，提高了可再生能源的消纳能力。