PJM是美國最大的區(qū)域電力市場運營商,不擁有輸電資產,主要對其控制區(qū)中的所有發(fā)輸電設備的運行進行統(tǒng)一的運行調度,確保電網的安全可靠運行及滿足用戶需求。PJM運營全球最大的躉售電力市場,允許其市場參與者進行日前能量(Day-aheadEnergy)、實時能量(Real- timeEnergy)、輔助服務(AncillaryServices)和容量(Capacity)交易。
1.PJM的電網調度與電力市場業(yè)務
PJM 的市場運營機構同市場各成員之間無經濟紐帶關系,保證了系統(tǒng)運營的公正性和獨立性。通過建立董事會制度,采取CEO負責制,經營權與所有權分離,將整個區(qū)域電網的運營置于董事會監(jiān)督之下,同時又設立了各類委員會,及時發(fā)現(xiàn)和研究各類問題,提出相應的咨詢建議,供董事會參考,使得市場監(jiān)督更到位,以避免大的失誤。
PJM公司負責整個PJM電網區(qū)域的調度實時運行,直接調度發(fā)電機組的出力,并通過地區(qū)調度機構進行輸變電設備的檢修和操作。目前,PJM電網調度運行每值包括值長1名,調度人員8名,安全協(xié)調員1名,輸電調度員2名,發(fā)電調度員2名,電網穩(wěn)定計算員1名,計劃員1名。在電力市場設計中,PJM區(qū)域電力市場的規(guī)則充分考慮保障市場參與者的選擇權利,同時賦予PJM極大的市場干預力。
在PJM日前市場中,電量的交易價格由市場參與方通過日前市場報價來確定。在備用市場中,日前的負荷預測對實時市場的實時結算價格可能產生很大的影響。PJM區(qū)域的市場規(guī)則鼓勵市場參與者按市場規(guī)律參與交易,同時鼓勵金融交易者參與市場。隨著對電網運行客觀認識的提高,PJM的市場規(guī)則在不斷修訂中。
在PJM的市場運行中, 調度運行和市場交易融為一體,密不可分。市場規(guī)則和市場交易通過調度行為體現(xiàn),調度運行的結果直接影響市場參與方對市場的信心和認可。在PJM電網運行中,電網安全仍是市場運行的第一約束,阻塞成本高昂就是電網安全代價的最終體現(xiàn)。PJM實時監(jiān)控調度的機組執(zhí)行指令的情況,若機組未執(zhí)行指令,這臺機組 (如果是邊際機組)將失去定價權,只能被動接受市場價格。
PJM公司的調度運行、市場交易、實時方式計算和調整是通過大量的軟件和人員支持同時進行的。調度運行人員在進行電網事故處理過程中,不直接對用戶進行負荷控制,而由地區(qū)調度機構進行負荷的控制。
2.PJM的電網規(guī)劃
PJM通過整合規(guī)劃、培育競爭市場和完善調度運行來增強電力系統(tǒng)的可靠性、經濟性和公平性。堅強的電網不僅有利于電力市場充分競爭,而且是實現(xiàn)電力供應的可靠性、經濟性和公平性的物質基礎。電網越大,電力市場也越大,越有利于電力市場的高效運行和資源配置效率的提高。因此,電網(含調度)是配置電力資源的重要物理手段,市場競爭是配置電力資源的重要經濟手段,電網規(guī)劃 (含法規(guī))則是配置電力資源的政策手段。
PJM已將其規(guī)劃周期從5年延長到15年,以便更好的使電網規(guī)劃符合電網的發(fā)展和用戶的需求。
2.1PJM區(qū)域電網規(guī)劃的準則
PJM電網公司的規(guī)劃準則包括北美電力可靠性委員會的準則和PJM電網公司輸電業(yè)主提出的特別的可靠性要求準則。
PJM區(qū)域電網規(guī)劃過程的特點在于：
全面整合的規(guī)劃程序。全面整合所有發(fā)電業(yè)主對輸電服務的需求以及所有可能的解決方案。同時,提供讓投資股東參與的機會,并特別關注各州和各區(qū)域的需求。
業(yè)務需求全面整合。對電網規(guī)劃、市場競爭和調度運行三者進行全面整合,輸電系統(tǒng)的整合必須支持系統(tǒng)調度的需要,能夠發(fā)揮能源市場的功能。
將PJM電網視作一個統(tǒng)一的系統(tǒng)來進行基礎設施的管理。在規(guī)劃時,須對基礎設施的老化等有關問題進行充分評價,同時加強風險管理,對電力投資進行嚴格的成本分攤和成本回收分析。
2.2PJM電網規(guī)劃的目的
1)提供一個開放的平臺,使所有投資股東都能夠參與電網的系統(tǒng)規(guī)劃。完善的市場必須為所有有意于電力建設的投資者提供參與電力系統(tǒng)的發(fā)展和建設的機會。
2)協(xié)調電網建設計劃。由于PJM電網中有眾多的輸電商,因此需要對其電網建設計劃進行統(tǒng)一協(xié)調。
3)優(yōu)化區(qū)域電網規(guī)劃方案。電網的發(fā)展有很多不同方案,電網規(guī)劃必須從其中找出最有效、最經濟的規(guī)劃方案。
2.3PJM電網規(guī)劃的工具
PJM通過區(qū)域輸電發(fā)展規(guī)劃(RTEP)的程序進行其系統(tǒng)規(guī)劃。該程序用來確定為適應用戶運行、經濟、可靠性要求而必須進行的系統(tǒng)升級,對所有輸電網絡升級、系統(tǒng)阻塞及可靠性問題緩解方案的可行性、效果及成本進行評估。
RTEP程序考慮了所有相關因素,包括輸電商或其他組織用來緩解阻塞的輸電項目、長期固定輸電服務要求、發(fā)電并網要求、發(fā)電機組的退役、負荷響應及能源效率項目。
2.4PJM電網規(guī)劃考慮的影響因素
2.4.1市場因素
發(fā)電方面的因素(主要包括戰(zhàn)略性的定點發(fā)電項目、配電資源);
輸電方面的因素(主要包括先進輸電技術的發(fā)展、大區(qū)間的輸電);
負荷方面的因素(主要包括有功負荷管理/需求側需求、配電資源)。
2.4.2非市場因素
非市場因素主要包括可靠性估計、經濟性估計、運行估計及輸電商的項目計劃。
2.5PJM的電網規(guī)劃程序
投資者投資電網建設的實施過程為：
互聯(lián)申請;
可行性研究/影響研究/設備研究;
簽署互聯(lián)服務協(xié)議/建設服務協(xié)議;
履行互聯(lián)服務協(xié)議/建設服務協(xié)議;
商業(yè)運作。
3.PJM原控制中心技術支持系統(tǒng)及先進控制中心建設
目前,PJM的技術支持系統(tǒng)包括三大部分:能量管理系統(tǒng)(EMS)、市場管理系統(tǒng)(MMS)、電子一體化系統(tǒng)(eSuite)。其中,能量管理系統(tǒng) (EMS)包括監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)、發(fā)電數(shù)據(jù)庫(GDB)、發(fā)電自動控制(AGC)和網絡應用(NA)等;市場管理系統(tǒng)(MMS)包括機組調度系統(tǒng)(UDS)、調度管理工具(DMT)、金融輸電權(eFTR)和市場子系統(tǒng)(eMKT)等;電子一體化系統(tǒng)(eSuite)包括eDART、 eMeter、EES、OASIS和eCAP等。
為尋求電網業(yè)務的長期發(fā)展、建立標準化的開放式軟件結構、確保電網運行的安全性、引領行業(yè)標準,PJM一直在積極開發(fā)更為先進的技術支持系統(tǒng)。隨著電網結構日益復雜、電網互聯(lián)日益緊密、電力市場環(huán)境下電力交易增多導致系統(tǒng)潮流變化加劇、輸電裕度逐漸變小,對電網的安全、穩(wěn)定、經濟運行帶來了巨大壓力,也對電網調度中心的技術支持系統(tǒng)提出了更高的要求。
PJM原控制中心技術支持系統(tǒng),存在的主要問題包括：
信息系統(tǒng)類型多樣,EMS、MMS系統(tǒng)之間聯(lián)系薄弱,維修費用高;
EMS系統(tǒng)技術老化;
EMS/MMS潛在成本高,網絡安全問題日益突出;
EMS備份中心與主控制中心位于同一區(qū),使當前業(yè)務連續(xù)性存在風險;
可選擇的合格的EMS/MMS系統(tǒng)供應商數(shù)量越來越少,且專利技術老化。
為此,PJM決定著手建設代表了電網運行和電力市場運營技術支持系統(tǒng)的發(fā)展方向的下一代先進控制中心(AdvancedControlCenter,AC2)。
在這一系統(tǒng)中,將引入可視化(Virtualization)和分區(qū)(Partitioning)等技術,從而實現(xiàn)更加強大的功能、更加安全的運行、更加方便的維護、更加節(jié)省的硬件投資,更加系統(tǒng)的整體規(guī)劃。這將成為技術支持系統(tǒng)的標準。
3.2AC2的建設目標
1)保持業(yè)務的連續(xù)性
AC2 建成后將允許現(xiàn)有的Norristown(備用控制中心),Greensburg和Jeannette幾個地方的系統(tǒng)退役,并建設兩個大的互為備用、雙向互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)保持同步運行的控制中心。新老控制中心都將具有為整個PJM服務區(qū)域提供電網與市場運行管理的功能。通過準同步方式運行,控制中心不但可以滿足控制管理整個服務區(qū),而且能提供全面、不間斷的業(yè)務。
2)提高系統(tǒng)的靈活性
AC2將采用開放、模塊化的軟件架構,達到集成先進的技術、減少支持維修費用的目的。同時增強系統(tǒng)的擴容能力,支持新增服務功能。合作開發(fā)標準平臺。
3)鼓勵創(chuàng)新
AC2通過應用先進技術,對增值服務進行集中投資,并簡化新產品的集成。
4.結語
吸收和借鑒美國PJM電網的調度規(guī)劃及先進控制中心建設的有益經驗,對我國電力市場改革后，開展相關工作具有一定的借鑒和參考意義。
