在南方区域电力市场,国产求解器“天权”每天要在30分钟内完成日前市场出清,支撑全球集中统一出清规模最大的电力市场。其模型包含约450万个变量、300万条约束,模型节点超过7000个。
一道“牵一发动全身”的题
电力市场出清,难在“牵一发动全身”。电网需要供需瞬时平衡,每一台机组与千家万户的用电之间都存在联系。机组开停是二元变量,发电大小是连续变量。天权计算的模型中,目前有100万个二元开关变量和350万个连续变量。暂不考虑约束,理论组合数至少是2的100万次方,每增加一个“开或停”的选择,组合数就翻一倍。
更复杂的是,每一个选择都可能影响其他选择:火电机组中午关停或许省钱,但晚上用电高峰能否及时恢复出力;水电站眼下多发一点电,可能影响下游电站后续发电安排;一地有便宜电,另一地正好缺电,还要看两地之间输电通道是否还有余量。约300万条约束,把这些现实限制写进模型:机组不能超出出力范围,发电功率不能随意骤升骤降,输电通道不能超过限额,储能也要遵守充放电功率和剩余电量限制。
满足运行要求的方案可能不少,天权还要按照市场规则,在其中寻找经济性更好的安排,并形成节点电价。现实电网有输送上限,不同主体之间的交易也有价格边界。一条通道已经满了,原产地再便宜的电也送不过去;受电地区如果还需要更多电,就可能要调用本地报价更高的机组。供电条件的差异,最终反映到节点电价中。机组安排、发电出力和节点价格,要在同一套市场规则与运行约束下计算形成,这个过程叫出清。
日前市场把次日分成96个时段,每个时段15分钟。市场运营机构将相关申报数据、负荷和新能源预测、电网运行边界等放进模型,计算次日的机组开停安排、发电出力及节点电价。到了实际运行时,实时市场还要根据最新情况,每15分钟滚动计算。数据显示,2025年1月至9月,南方区域电力市场交易电量超9000亿千瓦时,最大单日出清电量达到约40亿千瓦时,市场主体注册突破29万家。
新能源入市推高计算规模
算得快,还要算得稳。2025年6月结算试运行时,约230万个变量的计算稳定控制在30分钟以内。如今,变量规模接近翻倍,天权仍将计算时间保持在原有水平。
短短一年多时间,变量规模为何增长如此之多?新能源全量入市是主要推力之一。近期,南方区域新能源装机已突破3亿千瓦,稳居第一大电源。风电、光伏出力受天气影响,日前预测晴天,实际运行时却可能出现云层;原本预计的风速,也可能发生变化。预测更新后,其他电源出力、储能充放电和输电安排,都可能需要重新调整。风光出力变化,还会改变机组启停的经济性。中午光伏发电多,常规机组是否减发、是否停机,要连着傍晚光伏出力下降后的供电需求一起考虑。
AI和国产芯片助力“进化”
一边要升级,一边每天的计算不能停。2025年6月28日,覆盖南方五省区的区域电力市场启动连续结算试运行,出清由阶段性测试进入每日持续运行。升级采取“边运算、边迭代”的方式,人工智能逐步用于改造出清流程中的多个计算模块,功能一块一块替换,性能一步一步提升。传统求解器从空白起步逐一排查,慢源于严谨,每一步都要严格证明;人工智能则像见过大量题目的“老考生”,先给出接近可行的起点,求解器再从这个起点出发,能省下大量排查路径。
不仅是软件,基于国产芯片服务器的天权版本也在紧锣密鼓攻关中,目前已与基于进口芯片的版本并列运行,每天参与实际出清计算,并继续迭代。
每天“按时交卷”
在南方区域电力市场过去一年多的连续结算试运行中,天权经历了新能源全量入市、超强台风、负荷高峰等各种极端场景,计算难度越来越大,但每次都坚强支撑了整个南方区域电力市场的出清,让市场能够安全稳定持续运行。
天权的日常考场,是全球集中统一出清规模最大的南方区域电力市场。在这里每天经受住检验,其他市场对它而言,只是换了一张难度更低的试卷。在南方区域电力市场转入正式运行后,天权也将继续发挥基石作用,将所有的理论可能性落进现实。
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