电力市场环境下灵活爬坡产品实施路径研究

可再生能源发电的间歇性和波动性给电力系统的安全运行带来了巨大压力,使得电力系统灵活性缺乏的问题更加突出。目前,我国灵活性调节主要依靠传统发电资源,但调节成本高,灵活性有限;由于缺乏合理的市场机制,其他类型的灵活性资源参与的积极性不高。对此,结合国外灵活爬坡产品参与电力市场的经验,首先阐述灵活爬坡产品的概念并与现有的辅助服务进行对比和区分;其次,对现有灵活性资源类型的应用前景进行总结;最后,结合我国电力市场发展阶段,提出了一种适应电力市场发展阶段的灵活爬坡产品实施路径。随着中国现货市场和辅助服务市场的发展,灵活爬坡产品的逐步引入可弥补灵活性资源市场交易机制的缺乏,促进可再生能源消纳。     

双碳目标下提升电力系统灵活性的市场机制综述

随着碳中和、碳达峰目标的提出,构建新型电力系统已成为未来能源电力的发展形态,高比例波动性新能源接入对电力系统灵活运行提出了新挑战。目前我国已从技术层面重视电力系统灵活性改造,而发挥灵活性资源价值的市场机制目前还很薄弱。该文首先从电力系统灵活性分析的基本框架出发,给出电力系统灵活性平衡的概念,阐释系统灵活性与市场机制设计的内在关联性。在此基础上,从时间和空间两个维度构建面向新能源电力系统灵活运行的市场机制设计方法体系,从短期市场、中长期容量补偿机制、跨区市场以及分布式市场等方面综述高比例新能源电力系统灵活运行的市场机制。最后,围绕灵活性价值评估、市场主体行为以及与外部关联市场机制兼容衔接三方面展望面向新型电力系统灵活运行的市场机制研究方向,以期为“双碳目标”下未来高比例新能源电力系统灵活高效运营的市场机制设计方法研究提供参考。     

面向灵活性的电能量与辅助服务日前市场联合出清模型

电能量和辅助服务日前市场作为支撑电力系统短期运行灵活性的主要交易平台,其出清模型关系到对灵活性资源的有效激励和利用效率。结合电力系统对灵活性电力资源的需求,分析了传统机组组合模型对灵活性资源利用效率的影响,提出了一种面向系统灵活性的日前市场联合出清模型。模型将爬坡变量纳入决策变量,考虑了机组启停过程出力、优化时间间隔、辅助服务调节方向等因素对系统灵活性的影响,实现了不同交易品种的联合出清。对含可再生能源、核电和储能系统的电力系统进行了案例分析,结果显示该方法可以体现不同灵活性资源的性能差异,更好地适应高比例可再生能源系统的需要。     

面向我国电力市场的需求响应市场化交易机制设计

随着我国2060年“碳中和”发展目标的提出,我国可再生能源装机容量和装机比例都将快速增长。由于可再生能源的随机性和反调峰特性,电力系统调峰能力不足等问题日益突出,系统安全稳定运行面临极大挑战。需求响应作为灵活性调节资源,其发展有利于提升电力系统运行的安全性和灵活性。当前,我国已在多省开展了各具特色的需求响应试点,随着我国电力市场建设的快速推进,建立需求响应市场化交易机制,实现需求响应与我国电力市场的有机衔接迫在眉睫。文章以需求响应国际发展经验为基础,深入分析了我国需求响应发展现状及面临的挑战,结合我国电力市场建设路径,设计了面向我国电力市场的需求响应市场化交易机制,为我国需求响应发展提供了可行思路。     

负荷侧可调节资源市场交易机制分析与探讨

新型电力系统建设对电网调度的灵活性资源提出了巨大需求。我国灵活性调节资源稀缺,利用负荷侧可调节资源是解决该问题的有效途径,而相应的市场机制是重要保障。首先,系统分析了国外需求响应发展及实践经验;然后,重点分析了国内负荷侧可调节资源参与需求响应、电力辅助服务市场和现货市场3条发展路径的现状,并结合各地相关政策、交易规则和实施情况,比较分析了各自实施背景、交易执行和资金疏导的特点及差异;最后,提出了未来负荷侧市场设计的关键问题及建议,以期为我国各省市探索负荷侧可调节资源参与市场发展提供参考。     

考虑辅助服务收益的储能与火电机组灵活性改造协调规划方法

可再生能源飞速发展对电力系统灵活性提出了较高要求。辅助服务收益有利于灵活性资源配置以及提高其参与调峰积极性。从火电机组深度调峰阶梯式补偿与储能峰谷套利两方面分析入手,提出了考虑辅助服务收益的储能与火电机组灵活性改造协调规划方法。首先,分析了灵活性资源调峰机理,其次构建了灵活性资源调峰的系统收益指标和成本指标;然后,建立兼顾系统综合收益和弃风率的多目标源–储规划模型,并给出了模型的求解思路和求解步骤,最后,通过中国东北某风电基地外送输电工程系统的仿真,得到了兼顾系统经济性和风电接纳能力的源–储规划方案;同时在此基础上探究了动态分时电价机制对利用储能与火电机组灵活性改造提升系统调峰能力的影响。     

分布式源荷参与辅助服务的市场机制与实现方法

有效的分布式源荷参与辅助服务的市场机制可以扩大市场参与者的范围，提供多样化的能量、容量和调节服务，帮助电力系统实现快速调节、平衡供需和应对突发事件，从而维持系统运行安全性和提升运行经济性。在此背景下，首先,从有功平衡服务、无功平衡服务、事故应急及恢复辅助服务等方面综述和比较了国内外分布式源荷参与辅助服务市场机制的发展现状和发展思路。然后，基于独立主体和聚合2种参与形式，系统地总结了分布式源荷参与辅助服务市场的聚合和控制技术。接着，对分布式源荷参与辅助服务市场的计量、结算和成本分摊机制进行了梳理，并分析了区块链技术、共享商业模式在分布式源荷参与辅助服务市场中应用的现状和问题。最后，面向中国新型电力系统建设需求，展望了分布式源荷参与辅助服务市场的研究方向。     

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场研究综述

随着新能源电源并网规模的不断提升,电力系统调峰压力日益突出,难以满足新能源快速发展,如何完善和深化电力调峰辅助服务市场机制进而提升系统调节能力已成为亟待解决的问题。在此背景下,首先梳理了我国电力辅助服务市场发展历程及关键政策;接着选取5个典型地区,具体从电厂、用户、储能等方面对其调峰辅助服务市场政策及机制进行了归纳分类和对比分析;最后结合我国电力调峰辅助服务市场发展背景以及各地区调峰服务市场的发展实际,在构建新型电力系统的目标导向下,提出了4点建议,以期为新时期我国调峰辅助服务市场的建设提供研究方向,为高比例可再生能源的消纳提供新思路。     

源荷协同辅助服务市场框架及经济性分析

针对电力市场改革背景及电力系统日益增多的灵活性资源,提出了一种源荷协同辅助服务理念及市场框架。该理念将常规火电、大水电、抽水蓄能等电源侧灵活资源与智能家居负荷、电动汽车、储能、分布式电源等负荷侧灵活资源进行协同调度,以提高电网的辅助服务水平。构建了源荷协同辅助服务框架及市场交易体系,并以电动汽车为例,分析了电动汽车与常规火电机组协同参与调频辅助服务的经济性。研究结果表明,所提源荷协同辅助服务理念及市场框架能够整合全系统灵活性资源参与电网辅助服务,具有较好的应用前景。     

泛在电力物联网背景下微网参与调峰辅助服务研究

传统以火电为主的电源侧参与调峰辅助服务市场灵活性差、社会效益较低,制约了我国新时代能源转型战略的实施。通过分析泛在电力物联网接入下微网架构、当前调峰辅助服务市场建设情况,论证了微网参与调峰辅助服务市场的可行性、必要性、经济性;基于微网内储能装置、电热转化设备分析建模,设计了泛在电力物联网设备投资建设下微网参与调峰辅助服务市场运营模式;结合算例分析,对比验证了微网参与调峰辅助服务市场比仅参与传统电量市场更具经济优势。从而为促进微网内储能发展、电力物联网建设、完善调峰辅助服务市场建设、提高电力系统运行经济灵活性提供参考。     

火电灵活性改造的现状、关键问题与发展前景

火电灵活性改造作为“十三五”电力规划的亮点被提出,但“十三五”期间在各地的发展态势相异。从长久来看,火电作为我国发电容量主体,仍将在多数地区提供最主要的调节容量。为此,文章全面梳理了火电灵活性改造的国内外发展历程,总结了影响火电灵活性改造的关键技术、经济与机制要素,提出了国内开展的典型改造模式,并对我国火电灵活性改造的未来发展前景和重点研究问题进行了预测和分析。研究表明,随着各类灵活性市场的建立,我国火电灵活性改造将由政策主导向市场主导过渡,灵活性也将成为火电乃至整个电力系统从规划、设计到运行的核心指标,构建适应中国特色的火电灵活性改造技术标准与规划体系将为我国电力系统成功转型提供重要基石。     

促进灵活性资源的辅助服务市场分析

为了激励灵活性资源,电力市场辅助服务市场规则出现了许多变化,例如北美电力市场中辅助服务市场的机会成本、里程价格和运行备用需求曲线机制等。提出了辅助服务定价的一般公式,该公式建立了能量市场与辅助服务市场的关系,阐述了辅助服务市场规则的含义。以抽水蓄能电站为例,基于市场实际运行价格,定量估计了辅助服务市场规则对增加灵活性资源收益的作用。研究表明：所给出的辅助服务定价公式较好地解释了实际市场的价格数据,验证了辅助服务市场定价公式的正确性;里程价格给予灵活性资源更多的刺激,该部分收入约占总收入的10%,而机会成本并没有特别的激励;运行备用需求曲线及其附加电价机制是一种容量补偿机制,且其补偿力度非常突出;目前市场规则下,抽水蓄能电站的主要收益来自能量市场的套利,辅助服务的收益依然处于次要地位。     

面向高比例新能源接入的源-荷-储灵活性资源协调规划

随着新能源占比不断提升,灵活性已成为衡量电力系统运行的重要指标之一,灵活性资源的合理规划对于高比例新能源接入的新型电力系统可靠运行至关重要。在电力系统规划中,如何准确刻画网络约束下的系统灵活性,并将其纳入优化模型中仍是亟待解决的问题。提出源-荷-储灵活性资源协调规划模型。首先,从节点和系统层面分别量化灵活性需求和考虑网络约束的灵活性供给潜力,并构建反映系统灵活性不足的评价指标。然后,进一步提出各类灵活性约束,并纳入到源-荷-储协调规划模型中,从整体的角度对多类灵活性资源统筹规划。最后,在改进的IEEE39节点系统上进行算例验证,测试结果表明,提出的源-荷-储灵活性资源协调规划模型可以有效地满足系统灵活性需求,并提升新能源消纳。     

国外典型辅助服务市场产品研究及对中国的启示

目前中国电力辅助服务市场仍处于初级发展阶段,产品分类及交易补偿规则仍不健全。伴随着电力市场改革的推进,辅助服务市场资源不断丰富,参与主体不断扩大,对辅助服务产品及交易机制的设计提出了新的要求。国外辅助服务市场发展较早,较为成熟,且不断处于更新完善当中。因此,我国亟需总结国外先进的辅助服务市场建设经验,并结合实际情况对我国辅助服务市场做出设计。选取澳大利亚、美国PJM及北欧等国家和地区电力市场,分析其辅助服务市场发展历程、辅助服务产品种类及交易时序等并进行对比,结合我国辅助服务市场发展现状,从区域范围划分、顶层设计、产品划分及市场发展趋势等方面,得出了上述典型电力市场对我国辅助服务市场机制设计的启示。     

面向电力系统灵活性的电动汽车控制策略

随着碳中和目标的不断推进,我国可再生能源消纳面临的形势会更加严峻,亟须挖掘更多的电力系统灵活性调节资源。电动汽车作为一种新型可变负荷,能够通过与电网的互动增强电力系统的灵活性,保障系统的经济安全运行。该文针对现阶段缺乏面向电力系统灵活性的电动汽车充放电控制研究的现状,对面向电力系统灵活性的电动汽车控制策略进行研究。给出电力系统和电动汽车的灵活性定义,设计了“最大可提供灵活性计算—电力系统灵活性需求计算—电动汽车灵活性控制”的灵活性调度方案,以充分挖掘电动汽车的灵活性调节潜力,促进可再生能源消纳。算例分析表明,该文提出的电动汽车灵活性控制策略能够极大地改善电力系统的灵活性,同时该文模型的求解时间为秒级,完全可以满足电力系统地实时灵活性调度需求。     

综合能源系统灵活性：基本内涵、数学模型与研究框架

综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而,IES灵活性机理复杂、内涵丰富,尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先,从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状,并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次,指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性,进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后,定义了IES灵活性数学模型的通用形式,并结合示例给出具体阐述。再次,从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法 3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后,总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。     

特邀主编寄语

电能和辅助服务是电力市场中的两种主要商品。以往对辅助服务的交易机制、市场出清的研究相对比较薄弱。辅助服务是电力市场的一个重要特色 ,对电力系统运行的安全、质量和经济性有直接影响。一个好的辅助服务市场 ,除了保证电力系统运行可靠性及较高的市场效率以外 ,还应给出明确的市场信号并便于操作实现。此外 ,为了建立和完善我国电力市场 ,不仅要考虑辅助服务市场与电能市场的关系 ,而且应该考虑区域电力市场中各省电力市场之间的资源优化配置关系。备用是电力市场中最重要的辅助服务。备用市场的研究涉及到微观经济学的市场设计和电力…     

不同市场发展阶段中电力备用辅助服务交易模式选择

随着电力辅助服务市场的发展,为保障电力系统安全可靠运行,促进电力资源优化配置,研究不同市场发展阶段下我国电力备用辅助服务适用的交易模式。首先构建了电力辅助服务交易模式综合评价体系,并分析了电力备用辅助服务所有可行的交易模式;基于不同市场发展阶段的特点,对交易模式进行综合评价,进而选择出市场发展初期、过渡期和成熟期等各时期所适用的交易模式,防范电网企业经营风险。     

基于波动性分析的调频辅助服务需求计算与应用

调频辅助服务需求是电力系统调度运行中调频辅助服务调用的基础数据,更是调频辅助服务市场的交易标的,准确计算该需求是组织调频辅助服务市场交易的前提。提出了基于波动分布图的数据波动性分析方法和基于"二八原则"的数据波动性评价指标计算方法;根据调频辅助服务需求的物理概念,设计了基于波动性分析的调频辅助服务需求计算方法,实现了风电、光伏等新能源参与下电力市场调频辅助服务需求的规范化计算框架。以该计算方法在某省电网调频辅助服务管理系统中实际应用的效益为例,验证了该计算方法能够满足电网实际运行要求,为新能源参与消纳提供了良好条件,提升了调频辅助服务资源利用率。     

电力市场环境下辅助服务问题的研究

较为全面地讨论了电力市场环境下的辅助服务问题。依据目前国际上讨论的热点内容并以电力系统实际情况为出发点 ,对适合于目前我国电力市场的辅助服务进行了定义和分类。介绍了国内外探讨和应用的辅助服务定价机制和辅助服务成本回收机制。评述了国际上几个典型的辅助服务市场 (包括英格兰和威尔士、加州、新英格兰等几个国家和地区 )。最后 ,对适用我国的辅助服务市场模式的研究方向提出了看法和建议