基于电-热联合市场出清的综合需求响应建模及策略

随着综合能源系统和多能源市场的发展,传统需求响应已逐渐向综合需求响应的方向转变。在综合需求响应中,用户既可以通过改变用能习惯,又可以通过转换能量来源参与响应,从而实现供需资源协调优化。以冬季居民电能、热能需求为场景,首先基于零售侧能源市场参与主体的机理模型,构建零售侧电-热联合双边竞价能源市场框架。其次,提出电、热负荷参与联合市场的竞价策略,进而建立以最大化能源生产者和消费者剩余为目标的电-热联合市场出清模型;考虑不同负荷的控制模式和运行机理,提出电、热负荷响应市场出清信号的控制策略。最后,通过算例验证了所提方法在实现供需双侧资源协调优化、促进可再生能源消纳以及用户节能方面的积极作用。     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

基于主从博弈模型的电热联合市场节点能价计算方法

随着综合能源系统发展和电力市场改革深化,电力与热力的产销日益紧密,构建健康高效的电热联合市场越来越受关注。在此背景下,文中首先构建基于Stackelberg博弈理论的电热联合市场框架,独立能源交易中心负责组织能源供应商与用户进行交易,并负责最终的市场出清。其次,基于比例共享原则,提出考虑生产成本和水泵运行成本的节点热价计算方法,并通过修正用户的热力需求函数计及热力在传输过程中的损耗。然后,在博弈模型求解方面,提出利用交互式迭代算法求解能源供应商的最优设备出力、节点电价、节点热价以及用户的最优混合需求响应。最后,通过算例详细阐述模型求解步骤,验证所建模型和所提算法的高效性和实用性。     

基于风氢耦合的氢储能系统参与电力市场机制与风险量化模型设计

在高比例可再生能源电力系统建设路径下,氢储能参与电力市场一方面能够促进可再生能源的充分利用与平抑输出,另一方面也能通过扩大氢能的应用场景缓解由于氢能的高成本带来的市场竞争力不足的问题。首先对氢储能参与市场的不同模式进行国内适应性分析,并给出储能参与的电能量市场和辅助服务市场出清模型,然后分别从市场参与者、市场政策制定者的角度设计了风险量化模型。针对市场参与者,基于风氢耦合系统给出了氢储能的相关能量流模型,并建立短期风险量化与决策模型,包括基于Vine-Copula的电力市场概率电价的出清模型、短期风险量化模型及基于动态策略空间及强化学习的电力市场智能代理决策模型3个部分。其中,在国内电力市场电网拓扑不披露的环境下,概率电价模型和智能代理报价模型为市场参与者提供了决策方法。针对市场政策制定者,该研究成果设计了风氢耦合系统参与市场的政策风险量化模型,可为政策制定提供市场影响量化工具。     

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。     

低碳目标下燃煤机组主辅市场联合优化研究

现有技术条件下,存量燃煤机组的合理运行不仅是新型电力系统的安全保障,也可为高比例可再生能源接入电力系统提供足够的系统灵活性。从系统角度出发,以整体经济性最优为目标,构建燃煤机组参与电能市场和调峰辅助服务市场的两阶段优化模型。考虑不同燃煤机组的技术特性,设计了多种方案对不同深度调峰方案下系统的经济效益与环境效益进行了比较分析。算例结果表明:燃煤机组深度调峰能够促进可再生能源消纳并减少发电侧的碳排放,但不同调峰深度下燃煤机组总收益差异显著,部分机组适合深度调峰且存在最优调峰区间。基于此,电力市场的机制设计应该考虑机组的技术特性,有利于优化燃煤机组运行效率并支撑高比例可再生能源电力接入电力系统。     

基于主从博弈模型的电热联合市场中节点能价的计算方法

随着综合能源系统的发展和电力市场改革的深化,电力与热力的产销日益紧密,如何构建一个健康高效的电热联合市场得到了越来越多的关注。为此,本文构建了一个基于Stackelberg博弈理论的电热联合市场框架,独立能源交易中心负责组织能源供应商与用户进行交易,并负责最终的市场出清。基于比例共享原则,提出了考虑生产成本和水泵运行成本的节点热价计算方法,并通过修正用户的热力需求函数以考虑热力在传输过程中的损耗。在博弈模型的求解方面,提出了交互式迭代算法以求解能源供应商的最优设备出力、节点电价和节点热价以及用户的最优混合需求响应。最后,通过算例详细阐述了求解所提模型的计算步骤,展现了所提模型和算法的高效性和实用性。     

考虑调频补偿效果的区域综合能源系统调频服务优化策略

辅助服务对维持含有高比例可再生能源电力系统的安全稳定运行至关重要。含有储能设备的区域综合能源系统作为优质调频资源,可以有效调节可再生能源接入电力系统后导致的不可忽略的频率偏移,帮助解决电力系统频率稳定性问题。文中建立了在市场机制下考虑调频补偿效果的区域综合能源系统运行优化模型,并采用YALMIP+CPLEX在MATLAB中进行了仿真分析,求得了不同调度模式下的总运行成本。通过采用实际运行中的宾夕法尼亚—新泽西—马里兰(PJM)调频市场模型和参数来指导区域综合能源系统中调频资源的优化配置,在电能与调频服务市场收益之间进行权衡,实现了利润的最大化。     

储能在高比例可再生能源系统中的应用前景及支持政策分析

研究了储能在高比例可再生能源系统中的应用及支持政策。首先结合大规模可再生能源并网对于储能的技术需求,分析了储能在未来高比例可再生能源系统中的重点发展方向及应用前景,进一步借鉴国际储能发展政策经验,从近期储能参与辅助服务市场、中远期参与现货和容量市场以及储能与可再生能源协同发展的新型政策探索等多个层面,提出了促进储能发展的支持政策建议,为推动储能在高比例可再生能源系统中的应用提供技术支撑。     

计及源荷双边性能指标的市场交易模型

高比例可再生能源电网内,为促进优质可控电源与可控负荷的发展,提高系统供需平衡的调节能力,考虑电源和负荷响应性能进行电力市场交易模式设计。在电源侧引入机组的调节性能指标;在负荷侧设置负荷聚合商参与市场的场景,并考虑负荷响应偏差的随机性进而提出负荷响应性能指标,以区分不同响应特性带来的运行成本差异。为合理协调计及性能指标的源荷双边资源,设计了两阶段的差异化出清机制。以系统总运行成本最小化为目标,构建有负荷聚合商参与的日前市场出清模型。通过算例结果表明,计及源荷双边性能指标的交易模型,可以引导资源的优化配置,降低市场的风险和损失。     

新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型

针对新型电力系统中大规模可再生能源并网和高比例电力电子设备的接入,导致系统惯量水平下降,影响电网安全稳定运行的问题,提出一种新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型。首先,分析电力、热力、燃气的惯性特性,分别建立电力系统和热、气系统能量传递惯性模型。其次,基于多能源输运下的耦合协调关系,提出一种基于事件驱动电力、热力、燃气系统动态惯性优化控制方法。最后,建立修改的IEEE 39节点电力系统、6节点热力系统和7节点燃气系统的仿真模型进行算例仿真,仿真结果表明,所提出的控制方法能够有效改善新型电力系统的频率响应,保持系统运行鲁棒性。     

新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型

针对新型电力系统中大规模可再生能源并网和高比例电力电子设备的接入,导致系统惯量水平下降,影响电网安全稳定运行的问题,提出一种新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型。首先,分析电力、热力、燃气的惯性特性,分别建立电力系统和热、气系统能量传递惯性模型。其次,基于多能源输运下的耦合协调关系,提出一种基于事件驱动电力、热力、燃气系统动态惯性优化控制方法。最后,建立修改的IEEE 39节点电力系统、6节点热力系统和7节点燃气系统的仿真模型进行算例仿真,仿真结果表明,所提出的控制方法能够有效改善新型电力系统的频率响应,保持系统运行鲁棒性。     

可再生能源跨区现货市场技术支持系统设计

为了缓解日益严重的可再生能源弃风弃光弃水问题,国家电网公司组织了富余可再生能源跨区现货市场,通过利用市场化机制来促进可再生能源在大区域范围内有效消纳。设计了应用于可再生能源送端电网的富余可再生能源现货市场技术支持系统总体功能架构,阐述了与国调现货交易平台及日前计划系统间关系,分析了交易校核、市场出清规则库等核心功能的具体实现技术,实现了与国调现货交易平台协调运行的送端电网富余可再生能源现货市场支持系统。系统已在甘肃、宁夏等多地投入运行,为送端电网可再生能源参与跨区现货市场交易提供了全面技术支撑,提升了可再生能源跨区消纳水平与资源配置能力。     

地区型电热能源市场迭代博弈交易优化

能源互联地区分布市场允许小型分散化市场成员灵活自由交易,需要制定有效的市场机制和充分考虑市场主体意愿的交易策略来优化地区型多能源市场交易。首先,建立地区型电热能源市场交易框架;其次,通过分析参与者交易意愿,提出含信息中心的纳什均衡迭代博弈机制,参与者以自身效用最大化为目标制定交易策略提交市场,市场运营商以社会福利最大化出清,迭代博弈协调市场电热能源供需关系。针对地区型商业电热泵站与商业储电站购、售能源交易策略的复杂性,引入报量控制系数优化储能站的投标策略。算例结果表明,迭代博弈机制可实现市场均衡,提高参与者的收益,最大化社会福利;商业储能站参与交易可提高地区型能源市场对分布式可再生能源的利用率,实现电、热2种能源优化交易,具有较好的灵活性与经济性。     

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。     

基于社会清洁福利最大化的电热联合双边竞价 市场出清优化策略研究

清洁能源利用和可再生能源消纳是区域电-热综合能源系统研究的重点。基于电-热联合双边竞价市场及其供需侧资源报价策略,提出计及能源碳排放和风机弃风的系统运行环境价值成本概念。同时考虑系统供需侧分布式能源站和多能用户利益,构建以社会清洁福利最大化为目标的市场出清策略模型,确定联合市场交易最优策略。通过算例仿真结果表明,所提市场出清策略模型可以有效促进清洁能源利用和可再生能源消纳,显著降低系统供能过程中造成的环境污染。     

两种第三方主体参与的现货市场出清模式比较

随着高比例新能源接入电力系统，常规机组开机减少，系统备用容量不足，需要充分挖掘第三方主体的备用能力。本文提出并比较了第三方主体参与备用辅助服务的2种现货市场出清模式：电能量和机组备用联合出清+第三方主体备用单独出清模式、电能量和两侧备用联合出清模式。论文首先结合市场发展阶段、备用资源紧缺程度等方面分析了2种出清模式的优缺点；然后，给出了2种市场模式下的出清模型，并分析了第三方主体参与对市场出清结果的影响及其费用和收益情况。最后，采用改进的IEEE30节点系统进行了仿真，结果表明电能量和两侧备用联合出清模式可以更加充分调用第三方主体的备用，降低系统发电和备用总成本。     

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。     

考虑深度调峰的电力日前市场机制设计

中国电力系统缺乏灵活调峰资源,面临严重的弃风、弃光困局,迫切需要充分调动各种资源的调峰潜力。文中提出了考虑深度调峰的电力日前市场机制设计,将深度调峰、可再生能源消纳和日前市场相结合。设计了基于深度调峰报价和避免削减降价的市场机制,深度挖掘火电机组的调峰潜力,激励火电机组主动降低自身出力参与调峰,激励可再生能源出让部分发电上网的红利,从而以共赢的方式促进可再生能源的消纳。构建了考虑深度调峰的电力日前市场出清模型,实现火电与可再生能源在低谷时段的发电权交易,实现了火电深度调峰和日前市场出清的联合建模,解决了两个市场割裂的情况下难以考虑机组爬坡约束的问题。文中采用IEEE 118节点算例系统,验证了所提机制和模型的有效性。     

计及碳捕集电厂调峰定价策略的多主体电力系统日前–实时灵活调度

风电等可再生能源高比例并网是实现能源电力“双碳”目标的重要特征，但其反调峰特性加大了电力系统调峰负担，不利于电力系统低碳转型。在加快计划调度向市场调度转型的进程中，如何以市场化运行为前提进而提高电力系统调峰灵活性成为亟需解决的问题。该文首先利用碳捕集电厂与用户侧资源优良的调峰特性，充分探讨了两者参与调峰辅助服务市场的可行性，由此提出了源荷两侧参与能量-调峰市场且联合出清的灵活性调峰策略。其次，基于碳捕集电厂调峰的成本特性，利用群决策-层次分析法(analytic hierarchyprocess,AHP)制定了碳捕集电厂调峰定价策略，并且运用外部化内在性理论以及环境指标系数形成了因地制宜的电力市场综合报价机制，进而完善了市场交易原则、交易流程与交易结算方式。最后，构建了以系统综合成本最优为目标的市场出清模型，并采用预出清、再出清的方法求解出清结果，算例仿真验证该文所提模型可有效满足系统调峰需求并减少碳排量。