报告核心观点 - 本报告是一份关于电力系统运行原理及其与电力市场交易关系的培训材料，旨在帮助学员理解电力系统潮流计算、平衡、发电计划编制及实时运行等核心概念，并深入认识这些技术原理如何影响电力市场尤其是现货市场的交易结果[2] 一、 电力系统潮流计算的基本原理及其对市场交易的影响 - 电力系统潮流是指电功率在电力网络中传输分布的整体情况，内容包括各节点注入功率、输电通道传输功率与损耗、节点电压幅值和相角等[13] - 潮流计算是发电计划编制、实时运行监控和继电保护整定的基础，其作用是指导电网规划、判断设备负载水平、评估电网安全稳定[14][15] - 潮流计算主要方法包括计算精确但求解慢的交流潮流法，以及关注有功潮流分布、求解速度快的直流潮流法，后者在发电计划优化和现货市场出清中广泛应用[17] - 潮流分布对市场交易的影响主要体现在三个方面：1) 对发电安排的影响，可能产生必开或必停机组；2) 对出清电量的影响，可能因线路/断面限额限制低价机组中标，抬高调度总成本；3) 对出清价格的影响，在节点电价模式下，阻塞会导致不同节点电价出现差异[26][29][34] - 例如，当负荷需求为100MW，但某线路传输限额为80MW时，即使有报价200元/MWh的低价机组，其出力最多只能达80MW，剩余20MW需由报价300元/MWh的高价机组提供，导致调度总成本从无约束时的20000元上升至22000元[29] - 在现货市场出清模型中，常使用发电转移分布因子（GSDF，即有功灵敏度系数）来线性表达节点注入功率对线路/断面传输功率的影响，以简化并满足电网安全约束[37] - 根据N-1安全准则，电力系统在任一元件发生单一故障时，应能保持安全稳定运行，这直接影响了断面传输极限的设定和交易结果[21][24] 二、 电力系统的平衡 - 电力系统平衡涵盖电力平衡（瞬时供需相等）和电量平衡（一定时段内供需平衡）两个方面[59] - 电力需求预测包括电力（容量）预测和电量预测，在启动现货交易后，需要对各个节点的需求进行准确预测，因为预测结果直接影响市场出清的量与价[50][52] - 准确的负荷预测有助于经济安排电网运行方式、减少不必要的旋转备用容量[53] - 为应对预测偏差和突发故障，系统需要预留备用容量，包括用于平衡瞬间波动的负荷备用（需全部为旋转备用）和应对故障的事故备用[57][58] - 实时有功功率不平衡会导致系统频率变化，需要通过频率控制（如一次、二次调频）和调用备用容量来维持平衡[64][65][66] - 在低谷时段，若清洁能源大发或负荷骤降，需调用调峰资源（如让常规机组出力降至最小技术出力以下）来维持平衡，这部分成本陡增，需要补偿[68][69] - 网损（输电损耗）在实际应用中可能高达5%或以上，需要在市场结算机制中予以考虑，其分摊方式在计划模式和市场环境下有所不同[73][74] - 无功功率不平衡会引起节点电压变化，其调整应遵循就地匹配原则，无功不足可能导致必开机组的产生[76][78][82] 三、 发电计划编制的基本原理 - 发电计划编制的核心任务是确保电力电量平衡和电网安全约束管理，以满足电网安全运行、可靠供电和资源优化配置[88] - 发电计划编制是一个多时间尺度的滚动过程，包括月度及以上、周度、日前、日内和实时，随着时间迫近，边界条件越清晰，但可决策量越少[89] - 在传统计划模式下，机组按“三公调度”原则等进度执行年度基数电量；在电力现货市场模式下，市场化机组的发电计划基于机组报价，以总发电成本最小化为目标进行优化出清[91][104][105] - 发电计划编制需考虑多重约束条件，包括：设备检修计划、负荷与新能源预测、联络线计划、线路/断面安全约束限值、系统正负备用容量要求以及机组的运行特性（如最大/最小技术出力、爬坡能力）[92][93][94] - 中长期（年度、月度）发电计划侧重于电力电量平衡测算和检修计划安排；日前发电计划则基于更精确的96点负荷预测曲线，在满足约束的前提下，或按等比例完成计划电量，或按成本最小化进行优化，形成可执行的详细计划[97][101][106] 四、 电力系统实时运行与控制 - 实时发电计划用于修正日前计划与实时运行的偏差，对于市场化机组，基于其提交的分段出力报价，以经济最优为目标，通过安全约束经济调度（SCED）模型求解得到[111] - 实时调控是必要的，用于应对负荷预测偏差、机组或电网设备临时故障、新能源波动等导致的潮流越限或电力电量平衡破坏问题[112][113] - 实时频率控制通过自动控制系统（如AGC）和必要的人工干预来维持有功平衡，当电力供给与需求不匹配时，会导致系统频率升高或降低[114][115] - 调频辅助服务包括：1) 一次调频：由机组调速系统自动快速响应（0-60秒），为有差调节，是基本义务；2) 二次调频：通过自动发电控制（AGC）系统动作（周期45秒-5分钟），为无差调节；3) 三次调频：实现频率稳定后的经济负荷再分配[117][119][122] - 实时潮流控制用于消除线路或断面越限，一般通过调整对越限线路有功灵敏度系数绝对值最大的机组出力来实现[123][124] - 例如，为消除某线路10MW的越限功率，可优先调增灵敏度系数为-0.6的机组10MW，或组合调增灵敏度系数为-0.5的机组1.25MW并调减灵敏度系数为+0.3的机组11.25MW[126][128] - 在现货市场模式下，机组实际执行电量与计划电量的偏差部分，通常按实时现货市场的出清价格进行结算[131]