面向主辅能量市场出清的输电网双层扩展规划

电力市场开放下源荷频繁互动给高比例可再生能源并网的电力系统规划带来一系列挑战。提出了一种面向电力主辅市场出清的价格驱动下的输电系统双层规划模型。上层模型主要考虑系统运营商的投资成本及系统运行效用成本。下层模型则主辅电力市场出清模型,在考虑系统运行宽裕度的前提下以边际节点电价与备用价格引导上层输电网扩展规划。通过将下层市场出清模型基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件作为约束代入上层优化模型,构成混合整数非线性规划问题,进一步用近似线性化以及互补松弛等方式将非线性优化问题线性化。最后,以Garver-6节点系统及中国西南某500 kV输电网络为例进行验证。仿真结果表明所提输电网扩展规划方案有利于激励用户参与新能源市场化消纳,降低尖峰负荷场景下线路阻塞,保障电力市场交易的公平性。     

考虑多市场主体参与的气电区域综合能源系统市场定价策略

随着多市场主体接入,如何管理系统中的分布式资源成为气电区域综合能源系统的核心问题。从激励价格角度出发,建立含商业楼宇和分布式电源2类市场主体的区域综合能源系统日前市场出清模型,综合考虑节点净有功负荷、净无功负荷和天然气负荷对系统运行的影响,通过引入多类灵敏度因子线性化潮流约束和稳态气流约束;进一步地,将出清的节点边际价格分为有功基础电价、无功基础电价、阻塞管理电价、电压支撑电价、网损边际电价、基础气价和气压支撑价格7类,通过不同价格信号引导促使市场主体调节自身运行方式支撑系统运行。基于改进的IEEE 33节点配电网和24节点气网构成的区域综合能源系统的仿真结果验证了所提出的基于节点边际价格分解的定价策略的有效性和合理性。     

含电动汽车场景的节点边际电价研究

分析节点边际电价与电动汽车接入水平和电动汽车负荷波动之间的关系.建立了含电动汽车负荷场景的系统节点边际电价市场出清模型,电动汽车负荷采用结合ARIMA模型的场景生成技术和基于概率距离的场景简化技术进行仿真,以接入电动汽车负荷场景的RTS24节点系统为算例,求解电动汽车负荷接入后对边际电价的影响.电动汽车负荷接入后,随着电动汽车场景的变化,边际电价也呈现了相应一致的变化趋势;随着电动汽车负荷量的增加,边际电价的波动性增大.含电动汽车负荷场景的边际电价市场出清模型,为系统接入电动汽车负荷节点边际电价的分析提供了一种分析方法.     

节点边际电价与阻塞费用影子价格线性化模型研究

首先介绍了节点边际价格的经济含义,然后在简化直流电力系统的前提下,根据其经济含义推导了节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性化关系。当无阻塞时,系统只有一台边际机组。当系统发生阻塞时,边际机组的个数等于阻塞线路个数加一。根据这一规律,我们建立以边际机组变化量为变量的一元方程。结合节点边际电价的经济含义,推得节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性关系。根据两者的关系建立了在POOL模式下和POOL加双边交易模式下计算节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性数学模型。根据P JM提供的5节点测试系统验证该线性模型的有效性。最后依照边际价格的结算体系下市场参与者进行结算,分析了在节点边际电价结算体系下,阻塞对市场参与各方的影响。     

含风电电力系统能量–调频–备用联合运行日前市场电价机制智能代理仿真分析EI北大核心CSCD

由于输电容量约束,二次调频和旋转备用在实时调度过程中可能出现输电阻塞,分割了市场,加剧火电机组的市场力,现有的节点边际价格机制难以激励火电机组申报真实的能量和辅助服务成本信息,从而阻碍风电的消纳。为设计市场电价机制、促进新能源消纳,建立了含风电电力系统能量–调频–备用联合运行日前市场智能代理仿真模型。首先,构建了考虑预想极限场景下辅助服务可用性的日前市场出清模型,建立了含辅助服务调度阻塞成本的能量、调频和备用的节点边际电价和Vickrey-Clarke-Groves(VCG)电价机制;进而,应用智能代理的仿真方法研究了两种电价机制下的市场均衡情况,以评估两种电价机制的差别;最后,通过修改的IEEE39节点系统验证了VCG电价机制的有效性。     

考虑动态碳交易曲线的电–碳市场出清模型及节点边际电价构成机理分析

当前社会经济发展面临着能源短缺和化石燃料过度消耗的重大挑战，碳市场作为一种强制性市场手段可助力全社会减排行动。但因其与电力市场之间缺乏关联，故难以促进电碳耦合市场的有效协同。文章提出了一种考虑动态碳交易供需曲线的电碳耦合市场出清模型，并对节点边际电价构成机理进行了分析。首先，从电力交易中心把控碳市场流动商品及其价格的角度出发，考虑碳市场不同阶段对于排放总量限制的松紧程度，前瞻性地制定了基于供需关系原理的动态碳交易曲线，并建立了多能源发电商参与的考虑碳成本的电力市场出清模型；然后，基于此分析了节点边际电价构成机理，以定量体现碳配额约束对节点边际电价的影响。算例结果对节点边际电价组成和碳价的变化进行了分析，说明了引入动态碳交易供需曲线的必要性，同时分析了碳市场不同发展阶段、不同目标函数以及不同可再生能源出力特性对于出清结果的影响。     

基于节点边际电价的市场过渡期日前出清策略

现阶段我国电力现货市场正处于计划体制与市场体制并存的市场过渡期,2019年全国销售电量市场化率突破40%,但仍有60%的计划发电量需要编排。针对市场过渡阶段日前出清策略进行了研究,基于节点边际电价建立了考虑计划电量约束下的市场出清模型。首先基于直流潮流建立了考虑阻塞管理下的经济调度模型;然后进一步利用功率传输分布因子分摊网损,并通过求解对偶问题得到了节点边际电价;最后分析了不同市场化率的市场出清结果,并比较了社会用电总成本。基于PJM-5节点输电网络进行了仿真,仿真结果表明所提的市场出清模型能避免线路阻塞、平摊网损和实现社会用电总成本最低。     

激励性含柔性负荷日前市场出清电价机制的建模

对于电力市场而言,发电竞争只是电力改革的初级阶段,进一步让柔性负荷参与市场竞价是电力市场化的必经之路。传统上采用节点边际电价的日前市场出清电价机制,理论与实践均证明,该机制难以同时实现个体理性、激励相容和社会福利最大化等要求。考虑到电力市场成员之间的信息不对称性,为克服电力市场中市场成员的策略性报价行为,实现市场的高效运行及社会福利最大化,基于VCG的机制设计理论,给出了一种考虑发电机组和柔性负荷参与日前市场出清的电价机制,该机制同时满足激励相容、个体理性以及社会福利最大化要求。最后,采用某2节点系统和修改的IEEE14节点系统为例说明了该日前市场出清电价机制的基本特征。     

计及广义负荷不确定性和激励型需求响应的电力现货市场竞价方法

以国内目前电力现货市场运营机制为基础,提出一种计及分布式发用电单元功率预测不确定性以及激励型需求响应资源功率调节能力的广义负荷参与日前电力现货市场竞价的方法,并构建相应的市场出清模型。统计得到广义负荷净功率预测误差的条件概率分布,推导广义负荷日内购电期望和需求响应补偿的成本函数,揭示价格引导模式下广义负荷激励型需求响应的响应量-申报电价-申报电量之间的关系,使广义负荷原本多元、随机的报价曲线等效转化为符合市场统一规范的一元确定性报价曲线。采用不均匀最优分段技术将连续型报价曲线转化为规范的离散型阶梯曲线,并将其代入动态市场出清模型中进行竞价出清。仿真结果验证了出清电价对分布式新能源发电和负荷用电平衡情况的刻画能力。     

电力现货市场节点电价关键影响因素研究

随着市场化改革的逐步深入,电力现货市场建设进程已步入关键阶段,亟需对影响市场出清价格的关键因素进行深入研究。节点电价是电力现货市场的核心,分析节点电价的影响因素对电力现货市场建设至关重要。为此,首先对影响电力现货市场节点电价的关键因素进行了初步分析,然后依托南方电网科学研究院电力市场仿真平台,基于IEEE 39节点系统和数值摄动灵敏度分析法,定量分析机组申报容量、机组申报价格、用户实际用电负荷、系统负荷预测、线路传输容量等交易指标变化对于市场出清的影响。研究成果可为现货市场交易规则和边界条件设置提供量化决策依据,加快电力现货市场的建设进程。     

基于输电当量电价的直接阻塞管理

输电网阻塞本质上是反映线路传输容量之不足。基于传统的短期边际成本方法所给出的阻塞电价信号不足以反映输电线路容量之不足。针对这一问题，文章在输电当量电价模型的基础上，引入“支付意愿”概念，建立了阻塞管理模型。该模型能在利用电价调控阻塞无能为力的情况下合理地削减负荷，同时又承袭了输电当量电价充分回报容量投资，充分而又合理地积累电网扩建资金的特性，从而比较好地解决了阻塞管理问题。此外，还允许用户参与阻塞管理，还增进了市场效率和公正性。算例结果表明，该方法能有效地解决输电网的阻塞问题。     

电力现货市场下输配协同传输阻塞管理

电力现货市场中传输阻塞管理需要协调输电网和配电网可控资源。鉴于虚拟电厂(VPP)具有能够聚合分布式电源(DG)参与电力市场的良好特性,提出了配电网作为VPP参与电力现货市场阻塞管理的输配协同双层优化模型。输电网层综合考虑了由母线电压越限和支路/断面功率越限引起的输电网阻塞,实现了VPP和常规机组的协同优化;VPP层考虑了配电网可控DG和可中断负荷的参与并满足了配电网安全约束。通过2层之间的交互协调,实现了输配全局资源的经济利用、给出了更加合理的价格信号。对由IEEE 30节点输电网和3馈线、16节点配电网组成的输配全局电网算例进行仿真,结果表明了文中模型与方法的有效性。     

考虑网损与负荷偏差的节点边际电价模型与求解

文中分析了中国在市场出清和节点边际电价计算时,存在发用电负荷偏差和系统网损难以精确计算的问题。首先,提出2种节点边际电价计算模型,利用网损分布因子分摊系统网损与负荷偏差分配因子分配负荷偏差相结合的方法,实现系统网损与负荷偏差的精确计算。然后,基于迭代的节点边际电价模型,以母线负荷为初始点编制发电计划,每次求解后将总发电量与系统负荷的偏差分摊至节点,修正其负荷,通过多次迭代求解节点边际电价。两步法节点边际电价模型,以系统负荷为依据,建立考虑系统网损与负荷偏差的耦合模型。第1步计算负荷偏差,第2步固定偏差计算节点边际电价。最后,通过比较所提方法与网损直接分摊方法的节点边际电价,以及分析不同负荷偏差水平、不同负荷偏差分配因子对节点边际电价的影响,验证了所提模型的有效性。     

市场环境下基于随机规划的主动配电网运行交易二层优化模型

随着主动配电网技术和需求侧响应的大力发展,主动配电网能更主动地参与电力市场交易,影响输电网的运行。当主动配电网容量足够大时,其可作为大用户购电或供电商参与市场,通过有策略地竞价影响市场的出清结果。该文研究了主动配电网充分利用内部灵活可控负荷和分布式电源,作为市场主体有策略地参与日前市场,并基于随机规划建立了二层优化的竞价模型。其中上层模型以主动配电网收益最大为目标,提出了主动配电网安全运行模型,考虑其容量和电压安全约束;下层模型以社会效益最大为目标,考虑输电网运行及电力市场清算,并通过基于场景集的随机规划模型考虑了参与市场竞争者竞价的不确定性。上层模型通过市场竞价决策传递给下层模型影响日前市场出清,下层模型通过反馈市场出清价格给上层模型影响主动配电网内部运行决策。基于互补理论和线性化技术将二层规划模型最终转换为单层的混合整数线性规划模型进行求解。算例分析验证了文中所提模型的正确性和有效性。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(二):结合理论与仿真的定价机制决策框架

该文研究了电力现货市场定价机制的选择和设计问题。首先,初步分析系统边际电价、节点边际电价和分区边际电价等3种定价机制的适用性,提出理论分析和市场仿真相结合的电力现货市场定价机制决策框架。理论分析方面,梳理了电力现货市场定价机制的理论和国际实践,给出3种定价机制的出清模型和电价计算方式,基于安全约束经济调度模型建立兼容性再调度模型;从价格信号作用、对中长期市场交易开展的影响、市场监管和配套机制需求等多个维度,对3种定价机制的特点进行对比分析,并探讨定价机制与市场模式的配合关系和我国定价机制设计中需要考虑的关键问题。市场仿真方面,基于3种定价机制下的发电商报价双层优化模型,对IEEE 39系统进行仿真计算。最后,综合分析仿真结果和定价机制特点,为算例系统选择合适的定价机制,验证了所提电力现货市场定价机制决策框架的有效性。2篇论文共同解决了定价机制设计与发电商报价策略的嵌套难题。     

含储能参与的日前市场价值公平分配机制

现有的节点边际电价机制中,由于传统发电商具有市场操控力,当储能独立参与市场出清时,各发电商采取策略性报价,打压并挤占储能电站的市场份额,阻碍了储能电站参与市场出清,间接导致市场出清总成本增大。为此,文中提出一种包含传统机组以及储能电站参与的市场竞争机制。首先,分析现有市场结算机制的弊端以及阻碍储能参与市场出清的原因;其次,建立含储能参与的市场出清模型,采用样本均值近似求解二阶段随机规划模型;接着,基于VCG结算机制,提出适应储能参与的日前市场价值分配机制;最后,提出解决激励相容而造成的系统收支不平衡问题的策略。文中采用修改后的IEEE30节点为例,证明该机制满足激励相容、收支平衡以及削弱传统发电商的市场操控力等性质,同时储能的参与将会减小系统出清总成本,降低市场价格剧烈波动的风险。     

考虑输电阻塞盈余的输电网双层扩展规划模型

电力市场的建立使发、输、配、售环节分离,电网规划将面临许多不确定的市场因素,电力市场环境下的输电网规划比传统输电网规划面临更多困难和挑战。文章提出了一种考虑电力交易信号的输电系统双层优化配置模型,上层模型主要考虑投资者的投资成本,下层模型则考虑线路阻塞下节点边际电价(locational margin price)数学模型,并以输电阻塞盈余为目标函数,以节点边际电价信号来引导输电系统扩展规划。针对动态差分进化算法收敛速度较慢的缺点,文章综合了不同更新策略的优势,提出了改进动态差分进化算法求解输电网规划模型。最后,以中国西部某 500/220 kV输电网络为例,仿真结果验证了模型和算法的有效性和可行性。     

PJM输电权运行机制及其在我国区域电力市场阻塞管理中的应用

PJM电力市场采用节点边际电价(LMP)进行阻塞管理,利用点对点的金融性输电权(FTR)作为金融工具来分摊阻塞盈余、规避节点电价不稳定带来的市场风险。主要介绍了PJM电力市场中输电权的种类、输电权拍卖市场的特点、出清机制和结算方法。在此基础上,对我国区域电力市场的阻塞管理及输电权市场的设计提出了一些建议。     

基于奖励券机制的输电阻塞管理方法

鉴于对提高资产利用效率的要求,有效的输电阻塞管理在智能电网中的重要性日益凸显。在节点边际电价和日前与实时"两级市场、两步结算"的市场背景下,提出应将输电阻塞盈余用于缓解线路阻塞,并结合阻塞线路影子价格和用户需求价格弹性系数的特性,引入节点边际价格-再调度费用影响因子,作为衡量节点价格变化对系统再调度成本影响的依据。在此基础上,提出了以日前阻塞盈余作为资金来源,激励用户主动响应、缓解实时网络阻塞状况的奖励券机制,形成了阻塞管理新的有效方法。扩展的IEEE 30节点算例表明了所提机制与方法的有效性。     

激励性含风电竞标日前市场出清电价机制的建模

在日前市场出清电价机制中,为同时实现发电机组个体理性和激励相容以及市场出清总成本最小化的要求,应用基于VCG (Vickrey-Clarke-Groves)的机制设计理论,给出了一种含风力机组竞标的日前市场出清电价机制。建立了含风电竞标日前市场出清模型,采用抽样平均逼近法求解该市场出清模型。基于VCG机制设计理论,定义发电机组(常规/风电)获得的支付为该机组参与日前市场出清前后,日前市场出清总成本的变化量。采用某2节点系统和修改的IEEE14节点系统为例说明了该含风电竞标日前市场出清电价机制的基本特征。仿真结果表明,所提电价机制满足市场出清总成本最小化、激励相容以及个体理性等要求。