考虑多重不确定因素的可再生能源制氢场站最优运营策略研究

以可再生能源制氢场站这一新兴能源制造主体为对象,在电力市场环境下研究面对可再生能源出力和电力市场价格的多重不确定性因素时,可再生能源制氢场站最优运营策略模型,制氢场站的运营策略具体包括制氢场站中长期电量合同分解、电力现货市场购电量以及氢气生产计划。首先,建立了可再生能源制氢场站在电力市场环境下的运营框架,并以此为基础建立了可再生能源制氢场站确定性最优决策模型。其次,采用蒙特卡洛抽样和场景缩减方法,将风电出力的不确定性用具有代表性的典型场景进行刻画。接着,建立了基于信息间隙决策理论的计及现货价格不确定性的可再生能源制氢场站最优运营决策模型,该模型给出的决策能够保证可再生能源制氢场站的总成本不高于其最大所能接受的值。最后,通过算例仿真与对比证明了所提方法的有效性。     

促进可再生能源市场化的省内中长期运行策略研究

针对可再生能源市场化进程的加快,结合中国电力市场建设现状,对促进可再生能源市场化消纳的省级中长期交易机制以及与现货市场的衔接问题进行研究。利用资源分布特点,提出以可再生能源消纳及常规机组合约完成进度偏差为目标的电量分解模型,针对可再生能源的不确定性,提出基于多场景集的ANFIS预测技术进行可再生能源中长期电量预测,以此为基础进行电量分解,提升可再生能源利用率;建立计及中长期合约分解电量及可再生能源出力不确定性的日前市场出清策略,保证中长期合约电量的物理执行,实现与现货市场的有序衔接。最后通过算例分析验证所提模型的有效性和实用性。     

基于改进引力搜索算法的电力市场环境下可再生能源竞标消纳优化

为解决新能源参与电力市场竞标、促进新能源消纳的问题,文章提出了基于改进引力搜索算法的电力市场环境下可再生能源竞标消纳优化模型。建立了风电、光伏机组出力模型,确定了风电光伏不确定出力场景削减。针对可再生能源竞标消纳模型建立了出清电价模型,确定了交易双方利润模型,并针对交易过程中的不确定概率进行了分析。提出了采用改进引力搜索算法联合模式搜索算法对出清电价模型进行求解。最后通过仿真分析,说明了所提方法的有效性。     

可再生能源绿证价格季节性测算方法研究

  目的  在市场化交易模式消纳可再生能源发电的发展趋势下,“市场电价+绿证收入”将成为未来可再生能源发电企业的主要经营模式。以可再生能源发电参与现货电能量市场为研究大背景,对可再生能源绿色电力证书的价格进行研究。  方法  基于现货电能量市场的优化出清模型,应用可再生能源全生命周期成本测算理论,以满足可再生能源发电企业的内部收益为目的,建立了绿证-电能量市场耦合的优化模型,并结合可再生能源季节性出力特性,提出了可再生能源绿证价格季节性曲线及其波动区间的仿真和测算方法。  结果  不同类型的可再生能源绿证价格不同,不同类型的可再生能源绿证价格的气候相关性亦不相同。  结论  绿证价格的科学合理测算不仅可以帮助可再生能源发电企业进行收益评估和制定更为准确的投资决策,还为电力市场主体与交易中心提供相关决策支持。     

考虑电力系统灵活性的网-储联合规划

高比例可再生能源接入电网使得规划问题更加复杂。提出考虑电力系统灵活性的网-储联合规划方法。分析风电和光伏出力的相关性,采用蒙特卡罗方法生成大量可再生能源发电和负荷场景。基于k-means聚类算法对生成的场景进行缩减,并利用改进的遗传算法确定最优聚类数。通过斯皮尔曼系数筛选典型场景,构建考虑生成概率的典型场景集合。建立以提升灵活性、降低投资成本为目标的双层网-储联合规划模型,并采用灰狼算法迭代求解。算例分析结果表明所提网-储联合规划方案能够有效地提升电力系统灵活性,促进可再生能源消纳。     

基于电价波动率的现货电价风险度量研究

风险度量因子的选取是风险度量的核心工作之一,统计性质好的指标通常能降低建模复杂度,提高精度。根据电价序列的特征及电价风险度量模型的特点,提出以电价波动率替代电价作为风险度量因子,避开电价序列的非平稳性,建立GARCH-VaR模型用于现货电价风险度量,以北欧电力市场的电价风险度量为例,对模型的可行性和有效性进行检验,并将所提出的电价风险度量方法与电价波动率正态分布法、电价ARMA-GARCH模型度量的电价风险进行比较。结果表明,所提方法不仅能有效降低电价风险度量的模型复杂度,还可提高风险度量的准确性。     

基于多时空尺度辅助服务的多类能源协同运营优化机制研究

在可再生能源参与电力现货市场交易的环境下,考虑可再生能源发电波动性、系统节点电压稳定性以及实时负荷需求的影响,构建含有可再生能源的多类能源联盟体运营模式,模拟光伏、风电能源分别接入不同节点系统,以及选择系统典型的日负荷需求曲线(峰谷差率分别取55.68%、37.03%)设计不同的运行场景;并基于联盟体中各主体的均衡收益、收益均衡离散性评价、发电功率优化分配以及系统总收益构建多时空尺度辅助服务优化运营模型。研究表明:1)多类能源联盟体模式可有效减少可再生能源波动性对系统稳定性的影响,促进联盟体多个时段总体运营收益明显改善,充分挖掘系统辅助服务的市场价值;2)以满足负荷实时需求的多时空尺度辅助服务组合策略,可实现对于各主体多时段的出力优化以及市场投标报价决策的支持,以提升联盟体的市场竞争力;3)揭示了联盟体多时空尺度辅助服务总收益、各主体的均衡收益与负荷实时变化的关联规律和机理,为完善联盟体模式参与电力实时市场交易理论提供了实证数据支撑。     

电力现货背景下的可再生能源配额制、绿色电力证书及碳交易等机制改进设计

随着电力现货8个试点省份开展连续试运行结算,电力现货模式初具雏形。现货市场能够实现资源优化配置,促进新能源消纳。可再生能源消纳保障机制、绿色电力证书、碳市场机制与电力现货将一直共存。现行机制下,绿色电力证书与补贴捆绑,相对价格较高,市场反应冷淡;可再生能源消纳保障机制与绿色电力证书存在双重计量的问题。本文从可再生能源保量保价的角度出发,提出了新的市场机制设计方案及建议。绿色电力证书制度纳入平价项目,存量项目与补贴解绑;可再生能源消纳保障机制与电力现货市场结合开展,确保消纳指标完成。建议放开可再生能源直接参与市场,绿电交易实现多方共赢。可再生能源企业与用户进行双边绿电直接交易,建议以绿色能源企业为先行试点。最后,建立了可再生能源为中心的机制体系,并展示了体系内部相互关系,为下一步市场机制改进、促进可再生能源健康发展提供了思路。     

考虑可再生能源出力不确定性与碳排放成本的台区运行优化策略研究

随着电网公司市场化改革的进行,电力市场将逐渐吸引各类社会资本的投入。配电网下辖的台区和配电网本身将成为隶属于不同利益主体的竞争场所,形成相互竞争的博弈格局。与此同时,分布式可再生能源的高比例接入提升了配电网能源构成的清洁性,但其出力的不确定性也导致配电网调度运行风险进一步提升。为平抑分布式可再生能源出力的不确定性,将隶属于同一配电台区的“分布式可再生能源-分布式火电-储能-灵活性负荷”作为整体,以安全性和经济性为目标,由配电网运营商统一调控。首先,为协调配电网运营商和其下辖台区之间的利益关系,文章建立了由配电网运营商和其下辖的多个台区所构成的主从博弈模型,运用条件风险价值理论量化以风光为主的分布式可再生能源导致的不确定性风险;然后,为进一步考虑分布式火电的碳排放成本,实现分布式可再生能源与火电的灵活互补调控,将各台区主体在碳市场中的获利加入优化调度模型中,通过BP神经网络拟合,将主从博弈模型简化为单层模型,并运用粒子群算法进行求解;最后,通过算例讨论了不同可再生能源出力风险与碳价下各台区内不同种类分布式电源出力变化,进一步验证了该优化策略的有效性。     

风电参与投标竞争的多能源市场博弈分析

在能源互联网框架下,利用电、气等多能源互补特性有助于缓解风电等可再生能源随机波动的不利影响。为弥补风电开发商在日前市场的投标偏差,首先给出一个考虑电力与天然气等多种能源的市场交易框架,其中参与日前电力市场竞争的风电开发商分别通过电转气(P2G)设备和燃气机组进行能源转换,处理风电实际出力过剩和不足这2种情况。然后建立风电开发商参与投标竞争的日前电力市场与天然气市场博弈模型,其中风电开发商、传统发电商和天然气生产商均以供应函数投标方式参与多能源市场竞争。最后,通过算例分析验证了理论模型的有效性。     

考虑源荷不确定性的分时电价动态修正机制研究

针对新型电力系统中可再生能源出力及负荷需求的不确定性造成源荷协调困难,导致难以制定合理的分时电价的问题,该文提出一种考虑源荷不确定性的分时电价动态修正机制。首先,根据可再生能源出力的波动性以及不确定性,建立新能源并网功率与并网电量偏差量化模型;其次,根据需求侧负荷的变化特征,结合可再生能源出力不确定性,通过多种不确定性因素影响条件的误差计算方法,建立电价概率密度模型。然后,根据负荷上报的用电量以及预报电价,建立考虑源荷不确定性的电力市场分时电价动态修正与优化模型,并采用粒子群算法进行模型求解。最后,通过实际运行数据仿真验证该文所提方法的有效性。     

考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化研究

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;其次,以运行成本最低、碳减排最优、污染物减排最优构建多目标优化模型;最后,提出系统容量-成本两阶段规划优化求解策略,并选取南方某商业园区进行规划仿真。仿真结果表明,文章所构建的综合能源系统两阶段规划模型能够在保证系统经济性的同时兼顾环保性,并满足用户多种用能需求。     

基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法

针对电网建设过程中不同利益主体投资风险评估问题,结合物理信息融合的可再生能源电网各主体投资供需平衡和数据流信息安全模型,研究基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法。首先建立包含电网投资运营商、可再生能源投资运营商和电力用户等不同主体的投资模式,然后针对电力物联网环境下信息系统的设备风险、数据风险、物理系统风险和信息安全风险在复杂信息物理融合系统中的作用机理,研究复杂投资模式下系统信息安全风险量化表征模型,并在此基础上建立基于结构熵的信息安全约束的可再生能源电网多主体投资动态风险评估模型。基于IEEE39节点建立可再生能源电网投资风险评估仿真系统,对文章提出的风险评估方法进行验证。仿真结果表明,基于信息安全约束的电网多主体投资风险评估方法,能够有效提升具有不确定性的电网投资规划鲁棒性。     

含可再生能源的虚拟电厂参与碳市场交易优化模型北大核心CSCD

针对含有可再生能源的虚拟电厂参与电力市场交易的机制进行分析并建立模型。从现有的绿证交易、碳市场交易模型进行分析,说明虚拟电厂参与市场交易的主要机制和模式。对于虚拟电厂在节能减排方面的作用进行分析,并针对虚拟电厂参与电力市场和碳市场的联动交易机制进行建模,利用系统仿真对所提出的模型进行验证,结果表明文章所提模型是合理的和有效的。     

考虑CVaR的机组组合和多场景备用决策联合优化

  目的  为提高可再生能源消纳水平以及衡量其出力不确定性带来的风险,该文以特性各异电源互补协调调度作为提升系统运行经济性和促进可再生能源消纳的手段,并针对系统内可再生出力和负荷的波动性,引入条件风险价值（conditional value-at-risk,CVaR）理论,量化其不确定性对系统调度运行时产生的风险。  方法  利用多场景技术模拟系统不确定性,建立考虑条件风险价值（CVaR）的机组组合和多场景备用决策联合优化模型,将风险水平限制在可接受的前提下,追求系统运行成本最小。最后在通用代数建模系统（the general algebraic modeling system, GAMS）平台上编程,并调用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。  结果  仿真计算表明,不同类型电源的机组组合和备用决策能有效提高系统运行经济性、可靠性和可再生能源消纳水平。  结论  基于改进IEEE 24和某省实际电网的算例分析验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

含风力发电的微电网发电可靠性评估

微电网具有接入各种可再生能源发电装置的能力,但接入风力发电机时,其出力具有随机性和间歇性,对描述微电网发电能力的发电可靠性评估造成困难。文章根据微电网地域范围小、气候特征趋同的特点,提出了分段连续的发电出力概率分布模型,对微电网发电可靠性进行评估,并与蒙特卡罗模拟法进行比较,结果表明该模型和算法具有直观的数学和物理意义,理论上具有精确的计算结果。     

国际可再生能源参与电力市场配套支持机制及对我国的启示

本文重点从与电力市场匹配和结合的角度,对比分析国际可再生能源电力主要经济支持机制的优缺点及适用条件,从保障风光等可再生能源持续健康发展、促进双碳目标实现出发,借鉴国际经验,就可再生能源参与电力市场的电价及其他配套政策提出了建议。     

基于信息物理模型的可再生能源电网能量平衡控制

分布式电源从属于不同运营部门,相互之间缺乏有效的信息交换,难以进行集中控制。文章针对可再生能源电网中由于新能源占比较高,易出现出力波动或出力不足,难以保障供能可靠性等问题,提出一种基于信息物理融合的可再生能源电网分布式能量控制模型。首先,为进一步提高可再生能源电网能量平衡控制能力,建立了可再生能源电网信息物理模型;然后,考虑可再生能源波动性对系统的干扰,建立一种自适应滑模观测器对可再生能源电网的扰动进行估计;最后,提出一种基于可再生能源电网的分布式协同控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论验证了该控制器的收敛性。仿真结果表明,文章所提出的控制方法可以提高可再生能源电网的能源利用率,增强系统的鲁棒性。     

高铁客运站分布式多能源系统供能协同优化策略研究

为解决传统高铁客运站供能系统中能源利用率较低的问题,以日运行购气费用和购电费用最优为优化目标,以系统运行过程中实时能量平衡为约束条件,以可再生能源出力和吸收式制冷占比为优化变量,建立多能源协同供能的分布式能源系统,并将该模型应用于北方某高铁客运站,分析可再生能源的利用率、制冷系统中可再生能源电出力的电制冷占比以及电网出力的节电率。仿真计算结果表明,分布式能源系统的使用提高了可再生能源的利用率,其中风电机组出力占其出力极限的96.5%,光伏机组出力94.7%;相比于参比系统,分布式能源系统的成本节约率为12.5%;电制冷占比为13%;电网的节电率为53.9%。     

基于典型日出力场景和马尔科夫算法的风电功率时间序列模拟模型

风电功率时间序列模拟是可再生能源功率分配规划、运行模式计算和安全评估的关键环节.传统的单点建模方法在每一时刻离散地生成模拟结果,而忽略了风电日出力特性,无法兼顾建模精度和效率.针对这一问题,提出了一种基于典型日出力场景和马尔科夫算法的风力发电时间序列模拟模型.首先,提出了一种基于时间序列相似度和改进K-means聚类算...