научная статья по теме ФОРМИРОВАНИЕ ДАННЫХ О ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГЕНЕРИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЭЭС Энергетика

Текст научной статьи на тему «ФОРМИРОВАНИЕ ДАННЫХ О ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГЕНЕРИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЭЭС»

№ 3

ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА

2015

УДК 621.311.1

ФОРМИРОВАНИЕ ДАННЫХ О ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГЕНЕРИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЭЭС

© 2015 г. С.И. ПАЛАМАРЧУК

Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН(ИСЭМСО РАН),

г. Иркутск Е-mail: palam@isem.sei.irk.ru

В условиях оптового рынка электроэнергии генерирующие компании формируют информацию о экономических характеристиках оборудования и возможности генерации мощности. Такая информация предоставляется системному оператору и используется при планировании электроэнергетических режимов энергосистем. Стратегические поставщики имеют возможность искажать предоставляемые данные для получения дополнительной прибыли. В статье приводится математическая постановка задачи формирования данных в условиях оптового рынка с несовершенной конкуренцией. Двухуровневая оптимизационная задача формулируется в форме задачи динамического программирования и решается стратегическими поставщиками электроэнергии с учетом равновесия интересов конкурирующих генерирующих компаний. Результаты численного эксперимента показывают заинтересованность поставщиков в искажении предоставляемой информации и возможность существенного увеличения их прибыли.

Ключевые слова: электроэнергетическая система, оптовый рынок, формирование данных, планирование режимов, двухуровневая оптимизация, равновесие по Нэшу.

PREPARATION OF DATA ON TECHNICAL AND ECONOMIC CHARACTERISTICS OF GENERATING EQUIPMENTFOR ELECTRIC POWER SYSTEM SCHEDULING

S.I. PALAMARCHUK

Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk

Е-mail: palam@isem.sei.irk.ru

In the wholesale electricity market generation companies prepare information about the economic characteristics of their equipment and about their ability to generate electric power. The information is provided to the System Operator and used for electric power system scheduling. Strategic producers can distort the provided data to increase their profit. The paper presents a mathematical statement of the problem for data preparation. The problem statement takes into account the behavior of producers in the wholesale market with imperfect competition. The bi-level optimization problem solved by strategic electricity producers is formulated in terms of the equilibrium of interests among competing generation companies. The problem is considered in form of the dynamic programming problem.

The results of numerical experiment testify to the fact that the electricity producers are interested in distorting the provided information and have an ability to increase their profit.

Key words: electric power system, wholesale market, data preparation, power system scheduling, bi-level optimization, Nash equilibrium.

ВВЕДЕНИЕ

В функции подразделений системного оператора (СО) входит краткосрочное, среднесрочное (до года) и долгосрочное планирование (прогнозирование) электроэнергетических режимов энергосистем. Планирование обеспечивает сбалансированность потребления и производства электроэнергии, распределение нагрузки между объектами генерации, выполнение ограничений на параметры электроэнергетических режимов [1].

Периодом планирования могут быть час, сутки, месяц, квартал, год, несколько лет [1]. Планируемый период обычно разбивается на интервалы времени с различной длительностью. Параметры электроэнергетических режимов внутри одного интервала считаются неизменными.

Результаты планирования используются субъектами оперативно-диспетчерского управления, поставщиками и потребителями электроэнергии, государственными административными и регулирующими органами. Годовой горизонт планирования используется при разработке режимных условий и сроков вывода в ремонт электросетевых и генерирующих объектов. Системный оператор координирует составление годовых планов ремонта, обеспечивая надежную и устойчивую работу энергосистемы.

В условиях оптового рынка электроэнергии и мощности меняются взаимоотношения генерирующих компаний (ГенКо) с субъектами оперативно-диспетчерского управления. Это проявляется в том, что:

— ГенКо стремятся получить максимум своей прибыли. Достижение минимума суммарных затрат покупателей электрической энергии [1] и снижение суммарных по ЭЭС затрат на производство энергии не является их основной целью.

— Отдельные поставщики способны влиять на уровни оптовых цен. Рынки электроэнергии относятся к рынкам с несовершенной конкуренцией. Разработка стратегии поведения отдельной ГенКо должна учитывать возможную реакцию других поставщиков.

— Отдельные электростанции входят в состав ГенКо и подчинены корпоративной дисциплине. Загрузка электростанций планируется с учетом достижения не их индивидуальных интересов, а с учетом достижения целей компании.

— Некоторые поставщики способны увеличивать размер прибыли за счет искажения сведений о технико-экономических параметрах своего генерирующего оборудования.

— Потребление электроэнергии в среднесрочной и долгосрочной перспективах реагирует на уровни рыночных цен. При планировании электроэнергетических режимов следует принимать во внимание ценовую эластичность спроса на электроэнергию.

Перечисленные рыночные особенности поведения поставщиков и потребителей электроэнергии требуют внесения изменений в практику формирования необходимых для планирования электроэнергетических режимов данных.

Одной из особенностей диспетчерского управления режимами ЭЭС является то, что с развитием рыночных отношений в электроэнергетике перестала действовать централизованная система формирования информации о технико-экономических характеристиках генерирующего оборудования. Генерирующие компании сами готовят информацию о характеристиках оборудования электростанций и пределах возможной генерации мощности в зависимости от условий работы и технического состояния оборудования. Такая информация предоставляется генерирующими компаниями подразделениям СО, которые участвуют в планировании электроэнергетических режимов [2].

Экономическая обоснованность предоставляемой информации предписывается Правилами [3], Приказом [4] и контролируется федеральным антимонопольным органом. Но обеспечить полную достоверность информации о технико-экономических характеристиках оборудования не представляется возможным. Для отдельных интервалов времени ГенКо имеют возможность искажать параметры предоставляемой СО информации для получения дополнительной прибыли.

В статье приводится математическая постановка задачи формирования данных о технико-экономических характеристиках оборудования в условиях оптового рынка с несовершенной конкуренцией. Такая задача может решаться генерирующими компаниями для определения наилучших с точки зрения достижения их интересов значений предоставляемых СО данных. Подразделения СО и контролирующие органы могут применять решение этой задачи для анализа достоверности предоставленной и используемой для планирования режимов ЭЭС информации.

Искаженные характеристики затрат и сложности формирования предоставляемых данных

В этой работе стратегическими поставщиками называются ГенКо, способные влиять на цены и объемы поставок на оптовом рынке электроэнергии за счет корректирования (искажения) предоставляемой информации о технико-экономических характеристиках своего генерирующего оборудования. Считается, что отдельные поставщики не имеют привилегий в подготовке и предоставлении информации. Все стратегические поставщики представляют информацию СО одновременно. Зависимое поведение ГенКо и сговоры между ними при подготовке предоставляемой информации не рассматриваются.

Пусть точная характеристика затрат на производство электроэнергии (расходная характеристика) ;-й электростанции в интервале времени t представлена полиномом

с'( = а' + Ь%+ 2 С, (р,-)2, (1)

в котором — мощность генерации ;-й электростанции в интервале I Обозначим искаженную расходную характеристику

с,( РГ) = а, + Ь',Р[,+ 2 С (Р[)2, (2)

где Ь,, с, — искаженные коэффициенты полинома. Пусть Р'&{ тах — точное и Р'&{ тах — искаженное значения предела мощности генерации ;-й электростанции в интервале t. На стадии формирования предоставляемой СО информации стратегические ГенКо

определяют значения Ь,, с/ и Р^,тах. Некоторые поставщики могут манипулировать только коэффициентами характеристик (2). Некоторые станции могут искажать только информацию о пределах генерации.

Определяя значения Ь/, с/ и Р'&,тах стратегические ГенКо исходят из возможного увеличения своей прибыли. В интервале t прибыль ^й компании

$(Р[,) = р'4,а/- С(Р[,), I е I, (3)

где р\ — оптовая цена электроэнергии для ;-й электростанции в интервале V, А,' — длительность интервала V, I ^ — множество номеров электростанций, входящих в состав ГенКо /

Сложность оценки прибыли (3) в предстоящих интервалах времени состоит в необходимости учета уровней узловых оптовых цен р\. Когда данные о характеристиках оборудования готовятся для среднесрочного планирования режимов, ГенКо приходится оценивать уровни цен с большой заблаговременностью.

Возможны два подхода к учету цен: первый предполагает использование готовых прогнозов узловых цен по интервалам времени внутри планируемого периода. Такие прогнозы могут готовить организации коммерческой инфраструктуры рынка. Второй

подход — определение узловых цен р\ самими поставщиками при формировании предоставляемой СО информации. В этом случае ГенКо должны моделировать условия работы ЭЭС и последующие действия СО, планирующего загрузку отдельных электростанций и перетоки мощности в связях сети.

Второй подход требует решения более сложных двухуровневых оптимизационных задач в процессе формирования предоставляемой информации, он способен обеспечить более точное прогнозирование цен за счет более качественного учета меняющихся режимов загрузки оборудования, условий использования энергетических ресурсов, экологических и технических ограничений.

Другая сложность формирования предоставляемой информации заключается в необходимости определения Ь/, с/ и Р^ тах одновременно для многих интервалов периода планир

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком