PJM是美國最大的區(qū)域電力市場運(yùn)營商,不擁有輸電資產(chǎn),主要對(duì)其控制區(qū)中的所有發(fā)輸電設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)行調(diào)度,確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行及滿足用戶需求。PJM運(yùn)營全球最大的躉售電力市場,允許其市場參與者進(jìn)行日前能量(Day-aheadEnergy)、實(shí)時(shí)能量(Real- timeEnergy)、輔助服務(wù)(AncillaryServices)和容量(Capacity)交易。
1.PJM的電網(wǎng)調(diào)度與電力市場業(yè)務(wù)
PJM 的市場運(yùn)營機(jī)構(gòu)同市場各成員之間無經(jīng)濟(jì)紐帶關(guān)系,保證了系統(tǒng)運(yùn)營的公正性和獨(dú)立性。通過建立董事會(huì)制度,采取CEO負(fù)責(zé)制,經(jīng)營權(quán)與所有權(quán)分離,將整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)營置于董事會(huì)監(jiān)督之下,同時(shí)又設(shè)立了各類委員會(huì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和研究各類問題,提出相應(yīng)的咨詢建議,供董事會(huì)參考,使得市場監(jiān)督更到位,以避免大的失誤。
PJM公司負(fù)責(zé)整個(gè)PJM電網(wǎng)區(qū)域的調(diào)度實(shí)時(shí)運(yùn)行,直接調(diào)度發(fā)電機(jī)組的出力,并通過地區(qū)調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行輸變電設(shè)備的檢修和操作。目前,PJM電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行每值包括值長1名,調(diào)度人員8名,安全協(xié)調(diào)員1名,輸電調(diào)度員2名,發(fā)電調(diào)度員2名,電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算員1名,計(jì)劃員1名。在電力市場設(shè)計(jì)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(quán)利,同時(shí)賦予PJM極大的市場干預(yù)力。
在PJM日前市場中,電量的交易價(jià)格由市場參與方通過日前市場報(bào)價(jià)來確定。在備用市場中,日前的負(fù)荷預(yù)測對(duì)實(shí)時(shí)市場的實(shí)時(shí)結(jié)算價(jià)格可能產(chǎn)生很大的影響。PJM區(qū)域的市場規(guī)則鼓勵(lì)市場參與者按市場規(guī)律參與交易,同時(shí)鼓勵(lì)金融交易者參與市場。隨著對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行客觀認(rèn)識(shí)的提高,PJM的市場規(guī)則在不斷修訂中。
在PJM的市場運(yùn)行中, 調(diào)度運(yùn)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(diào)度行為體現(xiàn),調(diào)度運(yùn)行的結(jié)果直接影響市場參與方對(duì)市場的信心和認(rèn)可。在PJM電網(wǎng)運(yùn)行中,電網(wǎng)安全仍是市場運(yùn)行的第一約束,阻塞成本高昂就是電網(wǎng)安全代價(jià)的最終體現(xiàn)。PJM實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度的機(jī)組執(zhí)行指令的情況,若機(jī)組未執(zhí)行指令,這臺(tái)機(jī)組 (如果是邊際機(jī)組)將失去定價(jià)權(quán),只能被動(dòng)接受市場價(jià)格。
PJM公司的調(diào)度運(yùn)行、市場交易、實(shí)時(shí)方式計(jì)算和調(diào)整是通過大量的軟件和人員支持同時(shí)進(jìn)行的。調(diào)度運(yùn)行人員在進(jìn)行電網(wǎng)事故處理過程中,不直接對(duì)用戶進(jìn)行負(fù)荷控制,而由地區(qū)調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行負(fù)荷的控制。
2.PJM的電網(wǎng)規(guī)劃
PJM通過整合規(guī)劃、培育競爭市場和完善調(diào)度運(yùn)行來增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和公平性。堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)不僅有利于電力市場充分競爭,而且是實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和公平性的物質(zhì)基礎(chǔ)。電網(wǎng)越大,電力市場也越大,越有利于電力市場的高效運(yùn)行和資源配置效率的提高。因此,電網(wǎng)(含調(diào)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(jīng)濟(jì)手段,電網(wǎng)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(wǎng)規(guī)劃符合電網(wǎng)的發(fā)展和用戶的需求。
2.1PJM區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃的準(zhǔn)則
PJM電網(wǎng)公司的規(guī)劃準(zhǔn)則包括北美電力可靠性委員會(huì)的準(zhǔn)則和PJM電網(wǎng)公司輸電業(yè)主提出的特別的可靠性要求準(zhǔn)則。
PJM區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃過程的特點(diǎn)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(duì)輸電服務(wù)的需求以及所有可能的解決方案。同時(shí),提供讓投資股東參與的機(jī)會(huì),并特別關(guān)注各州和各區(qū)域的需求。
業(yè)務(wù)需求全面整合。對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃、市場競爭和調(diào)度運(yùn)行三者進(jìn)行全面整合,輸電系統(tǒng)的整合必須支持系統(tǒng)調(diào)度的需要,能夠發(fā)揮能源市場的功能。
將PJM電網(wǎng)視作一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)來進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的管理。在規(guī)劃時(shí),須對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的老化等有關(guān)問題進(jìn)行充分評(píng)價(jià),同時(shí)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理,對(duì)電力投資進(jìn)行嚴(yán)格的成本分?jǐn)偤统杀净厥辗治觥?/p>
2.2PJM電網(wǎng)規(guī)劃的目的
1)提供一個(gè)開放的平臺(tái),使所有投資股東都能夠參與電網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃。完善的市場必須為所有有意于電力建設(shè)的投資者提供參與電力系統(tǒng)的發(fā)展和建設(shè)的機(jī)會(huì)。
2)協(xié)調(diào)電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃。由于PJM電網(wǎng)中有眾多的輸電商,因此需要對(duì)其電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
3)優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案。電網(wǎng)的發(fā)展有很多不同方案,電網(wǎng)規(guī)劃必須從其中找出最有效、最經(jīng)濟(jì)的規(guī)劃方案。
2.3PJM電網(wǎng)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(jìn)行其系統(tǒng)規(guī)劃。該程序用來確定為適應(yīng)用戶運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)、可靠性要求而必須進(jìn)行的系統(tǒng)升級(jí),對(duì)所有輸電網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、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(jìn)行評(píng)估。
RTEP程序考慮了所有相關(guān)因素,包括輸電商或其他組織用來緩解阻塞的輸電項(xiàng)目、長期固定輸電服務(wù)要求、發(fā)電并網(wǎng)要求、發(fā)電機(jī)組的退役、負(fù)荷響應(yīng)及能源效率項(xiàng)目。
2.4PJM電網(wǎng)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(diǎn)發(fā)電項(xiàng)目、配電資源);
輸電方面的因素(主要包括先進(jìn)輸電技術(shù)的發(fā)展、大區(qū)間的輸電);
負(fù)荷方面的因素(主要包括有功負(fù)荷管理/需求側(cè)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(jì)、經(jīng)濟(jì)性估計(jì)、運(yùn)行估計(jì)及輸電商的項(xiàng)目計(jì)劃。
2.5PJM的電網(wǎng)規(guī)劃程序
投資者投資電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)施過程為：
互聯(lián)申請(qǐng);
可行性研究/影響研究/設(shè)備研究;
簽署互聯(lián)服務(wù)協(xié)議/建設(shè)服務(wù)協(xié)議;
履行互聯(lián)服務(wù)協(xié)議/建設(shè)服務(wù)協(xié)議;
商業(yè)運(yùn)作。
3.PJM原控制中心技術(shù)支持系統(tǒng)及先進(jìn)控制中心建設(shè)
目前,PJM的技術(shù)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(dòng)控制(AGC)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(NA)等;市場管理系統(tǒng)(MMS)包括機(jī)組調(diào)度系統(tǒng)(UDS)、調(diào)度管理工具(DMT)、金融輸電權(quán)(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(wǎng)業(yè)務(wù)的長期發(fā)展、建立標(biāo)準(zhǔn)化的開放式軟件結(jié)構(gòu)、確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),PJM一直在積極開發(fā)更為先進(jìn)的技術(shù)支持系統(tǒng)。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、電網(wǎng)互聯(lián)日益緊密、電力市場環(huán)境下電力交易增多導(dǎo)致系統(tǒng)潮流變化加劇、輸電裕度逐漸變小,對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了巨大壓力,也對(duì)電網(wǎng)調(diào)度中心的技術(shù)支持系統(tǒng)提出了更高的要求。
PJM原控制中心技術(shù)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(fèi)用高;
EMS系統(tǒng)技術(shù)老化;
EMS/MMS潛在成本高,網(wǎng)絡(luò)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(dāng)前業(yè)務(wù)連續(xù)性存在風(fēng)險(xiǎn);
可選擇的合格的EMS/MMS系統(tǒng)供應(yīng)商數(shù)量越來越少,且專利技術(shù)老化。
為此,PJM決定著手建設(shè)代表了電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場運(yùn)營技術(shù)支持系統(tǒng)的發(fā)展方向的下一代先進(jìn)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(shù),從而實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的功能、更加安全的運(yùn)行、更加方便的維護(hù)、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(shù)支持系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2AC2的建設(shè)目標(biāo)
1)保持業(yè)務(wù)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(gè)地方的系統(tǒng)退役,并建設(shè)兩個(gè)大的互為備用、雙向互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)保持同步運(yùn)行的控制中心。新老控制中心都將具有為整個(gè)PJM服務(wù)區(qū)域提供電網(wǎng)與市場運(yùn)行管理的功能。通過準(zhǔn)同步方式運(yùn)行,控制中心不但可以滿足控制管理整個(gè)服務(wù)區(qū),而且能提供全面、不間斷的業(yè)務(wù)。
2)提高系統(tǒng)的靈活性
AC2將采用開放、模塊化的軟件架構(gòu),達(dá)到集成先進(jìn)的技術(shù)、減少支持維修費(fèi)用的目的。同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)容能力,支持新增服務(wù)功能。合作開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。
3)鼓勵(lì)創(chuàng)新
AC2通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù),對(duì)增值服務(wù)進(jìn)行集中投資,并簡化新產(chǎn)品的集成。
4.結(jié)語
吸收和借鑒美國PJM電網(wǎng)的調(diào)度規(guī)劃及先進(jìn)控制中心建設(shè)的有益經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國電力市場改革后，開展相關(guān)工作具有一定的借鑒和參考意義。
