Page 38 - 2024年第55卷第10期

图 ２ 水电市场化出清和竞价中的关键问题
３．３．１ 水电参与电力市场的边界条件 如 ２．１节所述，水电参与电力市场与其他电源的最大差异就是
各种复杂的边界条件，这既包括发电流量、上下游水位、机组出力限制约束，还包括水电机组开停
机、爬坡、水位变幅、流量变幅、出力变幅等常见约束，更有独特的水流滞时、机组不规则三维动力
曲面振动区、非线性非凸水位－ 库容关系、下游回水顶托、跟踪负荷曲线等非常规或者物理参数数字
映射产生的大量线性、非线性关系式，它们构成了水电参与电力市场的复杂边界条件。对于数以百计
的大中型水电站，成千上万的小水电站，以及更多数量的水电机组，如何实现物理参数的数字化高
效、高精度建模，就成为水电参与电力市场的基础性问题，是水电交易是否可行、可用、高效的关
键。针对上述问题，大连理工大学程春田团队，结合云南、南方电网等水电调度和电力市场交易问
题，提出了水电多重一维约束空间聚合重构方法，通过推求面向水头、上下游水位、流量、出力间复
杂物理耦合关系的多维映射函数，给出了综合考虑水头耗水率、水位库容曲线、水头损失曲线、水电
发电函数等多重约束的高维动力特性曲面约束聚合映射方法，将耦合多重物理非凸非线性约束规模压
缩至三分之一 ［１５］ ；提出了巨型水电站动力特性曲面多维高精度线性模型，利用超矩形栅格化技术实现
了高维超曲面连续约束的离散化，提出基于二型特殊有序化模型的高维离散化约束刻画方法，进一步
采用二进制分支模式重构水位－ 流量－ 出力三维级联方程，最终实现将水电运行约束整数变量规模的对
数级压缩 ［１７］ ；提出了水电参与现货的复杂边界条件高效等效方法，通过对梯级滞时、综合需求、机组
爬坡等约束量纲统一转换并取并的集合运算，以及通过优化可行电量区间对内嵌的梯级水力电力联系
进行等效处理，解决了梯级水电参与现货中水力、电力联系及复杂约束如何等效问题，将复杂水电约
束条件数目减少了一、二个数量级，使大规模梯级水电参与电力现货市场 “从不可能变为可能” ［６６］ 。
３．３．２ 水电参与电力市场的安全护栏 水电是清洁的绿色能源，市场化过程中如何避免中长期结构化
弃水和缺电，短期竞争性弃水、梯级水力不匹配导致的交易结果不可行，是水电市场过程中的难点。
巴西采用水电集中调度和容量市场来解决上述问题，北欧通过自调度回避了上述问题。然而中国水电
规模大、大规模水电外送、非互补的省间和省内电源结构难以借鉴他们的方法，但集中调度下的龙头
水电站群关键水位控制还是适合市场化条件下的边界控制条件 ［６７］ ，它们是水电参与电力市场的中长期
安全护栏，是云南中长期市场披露的关键信息，也是南方电网现货交易的关键信息；进一步，对于发
电企业，如何均衡市场利益和蓄能关系，也是非常重要的问题 ［６８］ 。此外，对于梯级水力不匹配问题，
将在水电出清中进行介绍。
３．３．３ 水电现货出清 水电现货出清一直是水电参与电力市场没有很好解决的问题，主要包括如下几

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