考虑电能与备用联合出清的日前调度优化方法

为解决电力现货市场与辅助服务市场改革不断深入带来的日前调度计划编制模式转变问题,提出了一种考虑电能与备用辅助服务联合出清的日前调度优化方法。首先,剖析了电能与备用辅助服务之间的耦合关系,从机组运行特性和电网承载能力两个维度出发,明确了电能与备用联合出清中需要考虑的运行约束项。接着,以综合购电成本最低为优化目标,全面考虑电网运行、电力平衡、机组运行等三方面约束条件,构建了电能与备用辅助服务联合出清下的日前调度优化模型。并根据模型特点,明确了求解方法。最后基于我国某省区电网实际数据构造的算例表明,该方法能够有效提升发电资源调用效率,避免由于备用均摊等方式造成的发电机组中标量超过系统承载能力或发电机组发电能力的问题。     

考虑碳排放成本的电力市场均衡分析

低碳化、清洁化是我国电力行业未来发展的方向。在新一轮电力体制改革的形势下,风电、光伏等可再生能源的接入以及碳排放交易制度的建立均将对电力市场的运行产生显著影响。为此,基于经典的古诺博弈竞争模型,对燃煤、燃气、水电、新能源(包括风电和光伏)等不同类型机组的运行特性,以及储能系统参与市场的运行方式进行了建模,在考虑不同类型机组碳排放特性与碳排放成本的基础上,构建了2层优化的电力市场出清均衡模型,并提出了相应的求解方法。最后,采用实际数据对电力市场的均衡状态进行了模拟计算,分析了碳排放成本对于电力市场均衡状态的影响。     

基于改进二次规划算法的新能源同质报价现货市场出清模型

随着风电、光伏发电成本的优势日益凸显,高比例新能源参与的现货市场出清过程中出现了因机组相同报价导致的多最优解问题.多解问题会导致现货市场出清结果具有随机性,难以事后复盘分析,给电力市场运行带来风险.文中基于中国甘肃现货市场建设背景,采用两阶段二次规划均衡比例模型,实现相同报价机组按中长期结算电量比例均衡出力.通过二次规划对均衡比例目标进行量化,采用两阶段出清严格区分现货市场环境下的系统运行经济性和安全性目标的优先级.最后,利用甘肃现货市场结算试运行实际数据验证了所提出清模型的有效性.     

考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清机制

以风电、光伏、水电为主的可再生能源已成为中国重要的能源供应形式,也广泛参与到电力市场交易之中。通过市场化机制保障并促进可再生能源消纳,已成为中国电力市场建设,尤其是现货市场建设的一项关键任务。文中将可再生能源的保障性消纳纳入电力市场的机制设计之中,提出了现货市场在发生弃能时触发的出清机制。在现货市场一般性出清计算的基础上,发生弃能时,首先修正弃能机组的投标价格,在保持机组报价序列的前提下进行价区缩放,调整为优先出清的价格接受者;其次,基于修正后的投标信息进行第2次出清,以实现可再生能源的保障性消纳;基于2次出清的结果,提出激励相容的结算补偿机制。为了充分考虑可再生能源的运行特性,文中还在出清模型中特别引入了梯级水电站的水位控制、水量平衡与梯级耦合等复杂约束。最后,基于改进的IEEE 30节点系统对文中所提出的市场机制进行了验证。     

面向风电市场化消纳的现货电能量-辅助服务联合运营机制

为以市场化方式激励发电资源的灵活调节能力,提出基于爬坡容量校验的灵活爬坡辅助服务,并将其与市场化调频、深度调峰辅助服务相结合,设计面向高比例风电的现货电能量-辅助服务联合运营机制.对调频服务采用基于综合调频性能均值归一化方法调整机组的容量报价,以体现调频机组性能差异;对深度调峰辅助服务提出基于机组调峰能耗特性的分段报价机制,在充分挖掘机组调峰能力的同时保证其合理收益;对灵活爬坡辅助服务提出与电能量市场耦合的爬坡容量校验机制,通过"反复校验-添加约束"的方式提升系统爬坡能力以跟随风电不确定性引发的净负荷波动.构建现货电能量-辅助服务联合运营的出清模型,并采用等价线性化的方法将非线性模型转换成线性化模型,以提高模型求解效率.采用某省级电网实际数据验证了所提市场机制与出清模型的有效性.     

考虑备用共享的区域电力现货市场出清模型

在推进我国新一轮电力体制改革和建设全国统一电力市场的背景下,为了打破省间壁垒,缓解现行区域电力市场部分省份因备用容量不足和源荷逆向分布而存在的电力紧缺或“三弃”问题,引入备用共享机制和联络线协调优化的运行方式,构建了包括安全约束机组组合模型和安全约束经济调度模型在内的区域电力现货市场电能与备用联合出清模型。通过考虑备用共享的区域电力现货市场电能与备用联合出清,实现了电力资源在更大范围的优化配置,有效提高了系统运行的经济性和可靠性。以两个互联的IEEE 30节点系统模拟区域内两省间电力市场交易,验证了所提模型的正确性和有效性。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场物理交割建模及快速求解算法

文章对带储能的风电参与中长期电能量市场化交易机制进行研究。基于市场建设的现实国情,在考虑了风-储系统的技术特性以及运行约束的基础上,针对带储能的风电场参与直接交易的模式,融合中长期-现货市场物理交割原理,建立了相应的中长期-现货市场联合出清的带安全约束机组组合模型,该模型本质上为一含随机变量的NP-hard复杂优化问题。为提高求解效率,文章进一步提出了基于典型日序列机组组合的快速简化算法,不仅有效解决了中长期电力市场运行中不同负荷曲线日期的机组爬坡衔接问题,而且大力提高了计算效率。基于IEEE 39节点系统算例仿真,本文所提的考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场联合出清模型及快速求解算法的有效性得到验证,且计算效率和相对误差均得到满足。     

山西电力现货与深度调峰市场联合优化机制设计与实践

山西电网富煤、多风、多光、少水、供暖需求大,电网调峰能力难以满足新能源快速发展的需要,亟待建立"现货+辅助服务"联合运行的市场化机制。结合山西电网特点和政策背景,设计了多日滚动机组组合、日前市场、实时市场深度融合的现货与深度调峰联合优化机制,建立了基于多日滚动机组组合的电力现货与深度调峰市场联合优化出清数学模型,并在山西电网某次连续7天结算试运行实际应用。试运行验证了机制合理性和模型有效性,是市场化方式解决山西电网调峰能力不足与新能源消纳受限矛盾的有益尝试。     

省级电力现货市场中衔接日前出清环节的多日机组组合策略

在我国新一轮电力市场改革背景下,为了进一步提升电力现货市场的资源配置能力,提出了市场环境下衔接日前出清环节的多日机组组合优化策略。提出的多日机组组合方法作为日前市场出清的辅助手段,在充分考虑了未来几日电网负荷特性变化情况的前提下,采用市场化的方式,提前多日对系统发电资源的运行方式进行了统筹预安排。进一步,将多日机组组合的优化结果设置为日前市场出清模型的边界条件,实现了多日机组组合与日前出清环节的有效衔接,使得日前市场的出清计算结果更加合理,同时解决了燃煤机组由于开机准备时间长而无法在日前市场中新增启动的问题。最后,采用我国某省的实际电网数据进行算例研究,验证了所提出的多日机组组合优化策略的有效性。     

电力现货市场建设进展与关键问题

现货市场是电力市场体系的关键环节,其通过产生分时分地的价格信号,推动资源实现更优配置,并形成可供调度执行的生产计划。文中论述了欧洲、美国、中国电力现货市场的建设进展,并从区域市场融合、容量充裕性机制、新主体参与市场、市场运营水平提升4个方面提炼了电力现货市场建设的关键与共性问题。针对中国电力体制、市场体系、现货市场范围扩展、价格机制、参与主体、出清模型、辅助服务机制等问题,展望了中国市场建设的未来发展方向。     

An overview of Greece's wholesale electricity market with emphasis on ancillary services

Greece's wholesale electricity market is a mandatory pool in which the commodities of energy and ancillary services are simultaneously traded and dispatched on the generation units. In this paper, we provide an overview of the Greek wholesale electricity market with emphasis on ancillary services. Considering the wide range of ancillary services, our goal is to contribute to the growing literature on individual case studies and comparisons of different ancillary services markets worldwide, pointing out similarities and differences with other market models. In addition, we discuss several aspects, and report on some of the strengths and weaknesses of the Greek wholesale electricity market model.     

适应高水电占比的电力现货市场机制设计与实践

不同于中国其他水电规模占比较小的电力体制改革综合试点电网,中国四川电网存在水电装机占比高、丰枯水期发电原则差异大、网架复杂约束多、发电调度策略分散等独有特点,故设计丰枯双期的市场机制以适应四川丰枯水期电力供需形势及电网运行特性差异.首先,从市场设计思路、市场总体模式、丰枯水期电力现货市场等角度说明四川电力现货市场机制;然后在此基础上,提出适应四川现货市场机制的功能架构,以及分析四川电力现货市场在丰枯双期市场模式、市场运营物理空间、水电耦合约束、优化出清流程等方面的特色之处;最后,结合四川丰枯双期电力现货市场的运行实践情况提出若干建议.     

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。     

兼容中长期实物合同的日前市场出清模型

如何处理中长期实物合同交割与电网运行约束之间的衔接问题,是分散式市场模式现货市场出清模型设计的关键。文中分析了欧洲分散式市场模式现货市场出清模型的特点,根据中国电力交易和调度管理体制与欧洲的差异,设计了一种日前现货交易与中长期实物合同交割、电网阻塞管理协同优化的市场出清模型。模型允许机组在日前自主决定其次日启停机计划,通过反向交易报价机制实现对中长期实物合同发用电计划的阻塞管理和帕累托改进,通过引入供需平衡松弛变量满足极端供需情况下的模型求解问题。基于IEEE 30节点系统的算例仿真表明,模型能够适应不同市场场景的运行需要,提高日前市场和实时平衡两阶段的整体社会福利。     

计及灵活性提升的热电厂日前市场竞价策略

针对含多类型燃煤热电机组与多种电热解耦设备的热电厂在电力现货市场中的报价决策问题,提出了基于价格接受者角色的热-电分步决策竞价模型。首先,依据次日预测价格进行热电厂日前最优产量决策,确定厂内电热解耦设备的运行计划。然后,根据机组调节能力,计算热电厂在次日各时段的发电功率范围;进而,构建分段阶梯形报价曲线。最后,以中国北方地区某典型燃煤热电厂为例,基于现货市场试点的3种典型场景出清电价,验证了所提热-电分步竞价决策模型的有效性;同时分析结果表明,日前市场难以为燃煤热电厂灵活性提升改造提供足够的经济激励。     

Modeling and forecasting electricity prices with input/output hidden Markov models

In competitive electricity markets, in addition to the uncertainty of exogenous variables such as energy demand, water inflows, and availability of generation units and fuel costs, participants are faced with the uncertainty of their competitors' behavior. The analysis of electricity price time series reflects a switching nature, related to discrete changes in competitors' strategies, which can be represented by a set of dynamic models sequenced together by a Markov chain. An input-output hidden Markov model (IOHMM) is proposed for analyzing and forecasting electricity spot prices. The model provides both good predictions in terms of accuracy as well as dynamic information about the market. In this way, different market states are identified and characterized by their more relevant explanatory variables. Moreover, a conditional probability transition matrix governs the probabilities of remaining in the same state, or changing to another, whenever a new market session is opened. The model has been successfully applied to real clearing prices in the Spanish electricity market.     

需求响应下计及电碳市场耦合的多元主体成本效益分析

成本效益研究有助于了解各市场主体的效益情况和交易意愿,从而指导市场制定更加合理的交易机制。文章提出了一种需求响应(demand response, DR)下计及电碳交易市场耦合的多个市场主体的成本效益分析方法。首先将碳交易中的单位碳排放成本计入各发电机组的报价函数中进行统一出清,体现碳交易与现货市场运营的耦合;其次,考虑了需求响应下电碳耦合市场中各个主体的交易机制,提出了发电侧、用户侧、负荷聚合商、储能运营商及电网侧的成本效益分析模型。最后,对中国某省电网某实际运行日进行了算例分析,结果表明,碳排放权交易市场运作将抬高电力市场出清价格,影响相关主体的成本与效益。