基于多级市场驱动的风电协同消纳策略

文章针对我国风电建设发展迅速而消纳能力不足的问题,结合我国电力市场发展趋势,以市场角度研究了一种基于多级市场驱动的风电协同消纳策略。在现货市场环境下,充分考虑开市前、日前市场及实时平衡市场具有联动性的特点,针对市场交易时间尺度与风电波动强弱的相关性,设计了风电协同消纳交易出清模型:开市前,提前被动消纳风电无波动段,建立基于等电量顺负荷市场出清模型;日前市场中,激励风电主动参与市场消纳,建立基于风火合作博弈市场出清模型;在实时平衡市场中,风电波动性减弱优化其实时消纳,建立基于单侧挂牌交易市场出清模型;三层模型之间通过日负荷功率曲线以及风电消纳量的变化量进行数据的传递与交易出清结果的控制。通过国内某省电网数据进行仿真,结果表明,所提的风电协同消纳策略有效促进风电消纳的同时,并增加新能源的市场交易优势。     

电力用户参与风电消纳的日前市场模式

针对中国西北、华北、东北("三北")地区富风期与供热期相重叠造成的风电消纳困境,结合大用户直购电市场化改革方案,提出了激励电力用户参与风电消纳的日前市场模式。依托于现货市场环境下的电力用户与发电企业直接交易,设计了电力用户在日前市场中参与风电消纳的交易申报、交易出清、交易结算及市场组织;精细化考虑电力用户调峰用电曲线的个性化调用需求、电力用户报价限制等约束,建立了考虑电力用户参与风电消纳的日前市场出清模型。算例验证了所述市场模式及模型的合理性、有效性。     

含风电的日前电力市场出清优化模型

风电大规模并网引入了更多的不确定性,电力市场供需平衡面临更大的挑战。应用预测误差描述风电机组出力和负荷的不确定性,采用拉丁超立方采样法生成随机场景集,以购电费用少、供电可靠性高、风电消纳量大为目标,选取机组出力、备用容量、弃风和失负荷量为决策变量,建立了日前电力市场出清模型。模型中,采用交流功率方程约束节点功率平衡,使得在日前电力市场出清时能精确地考虑网络损耗和电能质量问题,提高了出清方案的可行性。以IEEE-30节点系统为例验证了模型。     

促进新能源消纳的电-碳市场耦合激励型出清机制

碳市场的推进有助于“双碳”目标的实现，电力行业将面临电-碳市场耦合的多主体多市场协同的交易格局，其中，环境成本通过碳市场传导进入电市场。然而，在当前的市场出清机制中，发电商的环境效益未能有效纳入，导致以新能源为主的低排放机组出清结果不理想，影响“双碳”目标实现。为此，通过引入激励因子调整机组发电投标策略，在电-碳市场耦合背景下，设计了以促进新能源消纳为目标的激励型出清机制。以此建立双层模型：上层对异质发电商投标策略建模，下层对激励型市场出清机制进行建模，通过深度强化学习算法求解模型。算例分析表明，设计模型能够正确描述耦合市场之间的相互影响，设计的出清机制提升了新能源机组的发电比重，促进了新能源消纳，提升了电力行业社会效益和减排效益。     

施鹏飞:未来10年风电每年新增1200万kW较为合适

自2006年起我国风电累计装机容量增长率连续4年超过100%,平均达到113%,一跃成为全球增长速度最快的风力发电市场.风电迅猛发展在促进我国清洁电源比重逐渐增加的同时,也培育了国产风电设备的制造能力.而应对气候变化、实现减排的承诺还将继续驱动我国风电市场的快速发展.     

考虑实时市场平衡费用的含风电日前市场电能-备用联合出清模型

风电出力的不确定性为日前市场出清带来了挑战。提出一种风电参与的日前电能-备用联合出清模型,采用多场景技术描述风电出力的不确定性,基于场景集合求解模型达到出清结果。所提出的模型引入风电出力不确定性所带来的备用购买费用和实时市场的平衡费用来考虑日前市场出清结果对实时市场的影响,以达到减少实时市场的平衡压力,保障系统稳定运行的效果。同时该模型考虑弃风和失负荷惩罚费用来保障风电资源的充分利用和系统的安全稳定运行。改进的IEEE30系统算例结果对比及分析表明,所提出的模型可充分利用风电资源,有效降低日前市场电能生产成本,并减少弃风量,降低失负荷风险。在风电大规模接入电力系统的情况下具有较好的实际应用价值。     

风、火、水电短期联合优化调度研究

将风电引入水火调度系统中,针对风力发电的波动性和不稳定性,提出了风、火、水电短期联合优化调度策略.该策略先保证风电出力最大,火电承担基荷、出力平稳,再由水电调节补偿剩余负荷,将风电、火电与水电调度相结合,以补偿风电的不均匀性和随机性.建立了含约束的多目标非线性优化模型,模型求解采用线性加权和法处理多目标函数,外点罚函数法处理约束条件,将含约束多目标问题转化为无约束单目标问题,引入压缩因子的粒子群算法进行单目标优化.实例计算表明,该方法较好的发挥了水电站调度灵活的特点,提高了电网吸纳风电的能力,解决了不同电源的协调问题.     

考虑实时市场平衡费用的含风电日前市场电能-备用联合出清模型

风电出力的不确定性为日前市场出清带来了挑战。提出一种风电参与的日前电能-备用联合出清模型,采用多场景技术描述风电出力的不确定性,基于场景集合求解模型达到出清结果。所提出的模型引入风电出力不确定性所带来的备用购买费用和实时市场的平衡费用来考虑日前市场出清结果对实时市场的影响,以达到减少实时市场的平衡压力,保障系统稳定运行的效果。同时该模型考虑弃风和失负荷惩罚费用来保障风电资源的充分利用和系统的安全稳定运行。改进的IEEE30系统算例结果对比及分析表明,所提出的模型可充分利用风电资源,有效降低日前市场电能生产成本,并减少弃风量,降低失负荷风险。在风电大规模接入电力系统的情况下具有较好的实际应用价值。     

含储热罐的热-电虚拟电厂双阶段优化调度

虚拟电厂(VPP)技术为促进风电消纳提供了新的思路。以虚拟电厂收益最大化为目标函数,构建含储热罐的热电联产-风电虚拟电厂日前-实时双阶段优化调度模型。在日前调度中优化调整各单元热电比例,并向电网调度部门申报出力,根据风电实际出力偏差实时优化CHP机组热电比,在满足供热负荷前提下,使得虚拟电厂实时出力跟踪申报出力。仿真结果表明所提方案可有效减少燃料成本和碳排放,提高虚拟电厂整体收益。     

考虑风电的电力市场发电商竞标博弈模型

以线性供给函数均衡(linear supply function equilibrium,LSFE)模型为基础,建立了市场出清价格(market clearing price,MCP)机制下考虑风电、机组约束以及系统约束的发电商策略性竞价模型。该市场模型对应完全信息静态博弈问题,是一个典型的两层优化模型。模型下层求解市场出清问题来确定发电商最优出力以及正、负备用容量,上层求解发电商竞价利润最大化问题。模型下层属于凸二次规划问题,根据这一特点设计了粒子群优化算法和序列二次规划相结合的迭代算法来求解纳什均衡点。算例测试表明与按报价支付(pay as bid,PAB)机制相比,在MCP机制下能量市场和备用市场的价格普遍偏低。     

含P2G的电—气互联网络风电消纳与逐次线性低碳经济调度

电转气(P2G)技术具有弃风消纳和碳捕获的能力,是电—气互联网络(IEGN)实现能源清洁低碳化利用的重要支撑技术。基于P2G的技术特性,首先分析了P2G消纳弃风与低碳协同机理,并结合碳交易市场的背景,提出了P2G的碳交易市场激励机制,建立了IEGN综合碳成本模型。进而计及P2G碳原料成本、天然气网动态管存特性,搭建了IEGN日前低碳经济调度模型。模型目标函数以弃风罚系数作为协同参量,实现对低碳经济成本最小和最大风电消纳两目标的协同。针对模型强非线性的特性,提出了改进的逐次线性化方法对模型进行线性化求解。算例仿真表明,气网动态管存特性和碳交易激励对提升P2G运行空间、提高系统弃风消纳和低碳效益具有积极作用,而所提的改进逐次线性化法在保证计算精度的同时可提升求解效率。     

含双边储备市场及绿证交易的现货市场分析

构建适宜于清洁能源消纳的现货市场是当前我国电力市场的建设重点,提出一种含双边储备市场及绿证交易的现货市场交易机制。首先,引入促进风电并网交易的绿色证书交易机制。结合当前国内清洁能源市场形势,提出绿证强制交易配额制度,确定绿色证书交易数额及定价模型。其次,为减少风电因投标偏差产生的高额考核费用,引入风电商参与购售电交易的双边储备市场。在该市场机制下,火电商作为交易电量的提供者与风电商进行购售博弈。采用古诺模型和鲁宾斯坦模型相结合后的变形模型,对双边储备市场的交易电量和交易电价进行求解。然后,通过蒙特卡洛模拟和场景缩减技术模拟风电的实际出力,代入函数模型对发电商的利润进行求解。仿真结果表明,同时参与日前市场与双边储备市场进行交易的风电商可以合理规避偏差惩罚,同时各个发电商的购售利润均有提升,验证了所提模型的合理性和有效性。     

混合市场环境下计及电转气的园区燃气机组调峰优化模型

清洁能源消纳是当前我国电力市场改革加速推进的一项重要目标。在此背景下,文章构建了混合市场环境下计及电转气(power-to-gas,P2G)的园区燃气机组调峰优化模型。首先,设计了风光机组、燃气机组、电转气和储气罐参与的园区电力系统运行结构;其次,计及绿证交易市场和调峰辅助服务市场机制,分别构建了园区发电机组绿证交易模型和调峰补偿模型;然后,以清洁能源消纳最大化、燃气调峰意愿最大化、CO₂排放最小化和系统净收益最大化为目标,构建了清洁能源驱动下含P2G设备的园区供电系统经济调度数学模型;最后,采用混沌粒子群算法对模型求解。结果表明,此模型兼顾了P2G设备以及调峰补偿机制的园区电力系统,清洁能源消纳率提升了6.69%,CO₂排放量减少了14.66 t;燃气机组积极参与了调峰,系统净收益最高提升了18.706万元,验证了所提模型的有效性,并体现了求解算法较好的收敛效果。     

基于复杂网络的风电消纳能力评估模型改进

传统风电消纳评估方法仅针对电网耗能量进行评估,未对影响电网的其他因素进行综合评估,评估效果较差。提出基于复杂网络的风电消纳能力评估模型进行改进。给出风电消纳能力评估的流程,将当前工作点作为基点,给出符合标准要求的风电消纳的上限值和下限值,获取可靠的风电消纳区间,利用风电消纳区间塑造风电消纳评估的目标函数,对复杂电力网络中的网络能效稳定约束、机组节点出力约束、风电预测约束等方面进行全面验证,评估复杂电网网络特定时间段下的风电消纳能力,完成风电消纳能力评估模型的改进。实验结果表明,所提方法在对电网风电消纳能力进行评估的过程中,具有较高的科学性和实用价值。     

激励风电场提升功率预测精度的机制设计

提高风电预测精度是减少弃风、降低新能源消纳成本的重要手段之一。如何从机制设计入手,提高电网消纳新能源能力,降低全社会消纳新能源成本,成为亟待解决的问题。设计一种激励风电场提升功率预测精度、进而促进新能源消纳的机制,提出了支撑该机制运行的相应模型与方法。采用区间数方法精细量化为消纳新能源而增加的系统运行成本,并设计其在各风电场之间公平、非线性化分摊的机制。该机制满足激励相容原理,能够促使风电场提高日前上报预测出力精度,优化运行管理。基于IEEE 30节点系统的计算验证了该机制与方法的有效性。     

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。     

中国促进清洁能源消纳的市场机制设计思路

近年来中国清洁能源消纳矛盾日渐突出,新一轮电力市场化改革为解决这一问题提供了良好的条件。在分析新一轮电力体制改革要求的基础上,根据中国电力市场建设现状和推进步骤,分阶段对中国促进清洁能源消纳的市场机制进行设计,近期主要包括省间发电权交易、电力直接交易等促进新能源跨区跨省输送的机制,中远期主要包括差价合约机制和溢价机制等新能源直接参与的市场机制。最后,提出在电力市场建设环境下促进中国新能源消纳的政策和市场机制建议。     

考虑风电接纳水平及负荷增长的海上风电场多阶段规划

现有海上风电场规划建设鲜有考虑建设时序,多属于静态单阶段规划,易造成初始规划方案与中、后期的运行间缺乏有效衔接的问题,为此,提出一种考虑风电接纳水平的海上风电场多阶段规划方案.建立以购电成本最低为目标的日前市场竞价模型来评估电网对海上风电的最大接纳水平,获得未来多年不同负荷水平下区域电网对海上风电的最大接纳水平及上网电...     

新能源消纳影响因素的贡献度评估模型

准确评估新能源消纳影响因素的贡献度是制定新能源消纳解决措施的重要依据之一。总结2017年中国新能源消纳取得的成就,从源、网、荷、市场机制等方面分析影响新能源消纳的主要因素,将影响因素进行量化建模,建立基于时序生产模拟的新能源消纳影响因素的贡献度评估模型。以甘肃电网风电消纳为案例,评估2017年各种影响因素促进风电消纳的贡献度。分析表明,在负荷增长、跨区外送、省间电量交换、备用容量共享、省内断面能力提升、自备电厂替代交易等多种因素的共同作用下,2017年甘肃风电消纳状况明显改善,其中负荷增长的贡献度最大,其次是跨区外送和备用容量共享。     

基于预切换状态的电热水器负荷群调控策略

风电消纳问题已成为我国风电进一步发展的瓶颈,以需求侧资源逆向匹配生产端的风电能源,是促进风电消纳的有效途径。本文以家用电热水器为研究对象,提出了一种新的需求响应调控策略:首先建立电热水器的热力学模型和动态调控模型;将电热水器在自然运行状态下1min之内将要开启或关闭的状态定义为预切换状态(pre-switching state,PSST);采取考虑PSST的分群策略,并基于T_se和C_se联合指标分别对开启群和关闭群中的电热水器进行优先级排序,生成负荷群优先序列;最后建立负荷群功率调整量优化模型。将调控策略应用于风电消纳场景并与其它策略进行对比,仿真结果表明,基于PSST的负荷群调控策略能够较好地跟踪风电响应目标,在有效减小响应误差的同时,能够均衡负荷群加热效果,具有良好的应用前景。