考虑灵活块交易的电力现货市场出清模型

灵活块交易是国外电力现货市场新设计的交易品种。该交易品种允许发电企业、电力用户根据自身的发电技术特征与用电实际需求,选择多样化、个性化的交易方式,以增加市场的流动性,这对于在中国开展电力现货市场建设试点具有借鉴价值。为此,文中首先简要介绍了北欧电力现货市场的运行机制,描述了现货市场中小时交易、灵活小时交易、块交易等交易品种的定义与特点。在此基础上,结合现货市场交易机制设计,重点构建了考虑灵活块交易的现货市场出清模型。由于该模型属于多时段、大规模、非线性混合整数规划问题,因此为提高该模型的求解效率,提出了降低模型非线性程度的线性化建模方法。最后,通过算例分析验证了所提模型与求解方法的正确性和有效性。     

基于储能灵活能量状态的现货电能量-辅助服务市场联合出清机制

高比例可再生资源发电渗透率的不断提高,使得储能在新型电力系统平抑不确定性和波动性过程中发挥着愈加重要的作用。为鼓励其更好地参与电网运行,在市场化配置储能资源时需要更加注意市场机制对于储能市场主体的适用性。考虑到现有机制无法充分反映储能的技术特性及参与不同类型市场时的运行成本,基于储能的灵活能量状态提出了储能参与电能量-调频辅助服务市场联合出清模型。为描述调频过程中的储能能量损耗问题,新模型引入了调频能量损耗系数对两类市场间的能量耦合关系进行进一步建模,最后通过算例仿真对比验证了该模型在体现储能运行特性方面的有效性。     

耦合水电弃能消纳的日前现货市场多阶段出清方法EI北大核心CSCD

如何破解梯级上下游电站报价不匹配导致的竞争性弃水,是高比例水电现货市场出清中的基础性理论和实践难题。为此,基于节点电价出清机制,从弃水原因出发,提出一种耦合水电弃能消纳的多阶段日前现货市场出清方法。该方法第一阶段引入弃能电站报价修正策略,通过等比例调减弃能电站报价,实现市场优先出清;第二阶段引入上游电站电量控制策略,利用下游电站弃能反向推算上游电站应削减电量,构建了多时段耦合电量控制约束,通过减少上游放水削减下游弃能;第三阶段引入上游电站出力控制策略,考虑梯级滞时精细化推算上游电站各时段出力上限,构建了出力控制约束,进一步调减弃能;最后基于“谁获利、谁负责”的公平性原则,构建了多阶段结算补偿策略。实例分析表明,提出的方法能够有效协调上下游电站出清电量,避免报价不匹配导致的竞争性弃水,为高比例水电市场现货交易提供了新的思路。     

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。     

考虑虚拟电厂灵活调节特性的现货市场出清模型及灵活性溢价评估方法

虚拟电厂(virtual power plants,VPP)作为新兴市场主体,逐步在多市场交易品种中获得准入地位,通过聚合灵活分布式资源响应系统调度指令、执行交易结果,为新型电力系统拓展了可调节资源。现阶段,虚拟电厂处于以参与辅助服务市场为主、参与能量市场为辅的业务形态。随着高比例新能源的渗透,虚拟电厂向现货市场过渡将成为重要业务拓展方向。研究了适应虚拟电厂参与的现货市场出清模型,允许虚拟电厂通过引入灵活申报方式反应自身的灵活调节特性,用以提高电力市场交易供需双方匹配率;同时基于不同交易模型出清结果的对比分析,建立了虚拟电厂灵活性的溢价评估方法,实现了虚拟电厂定价体系由能量定价向“能量+灵活性”定价模式转变,从而提高了灵活资源虚拟电厂在电力市场中的竞争力和价值认证。     

现货市场新能源参与方式及其对市场出清价格的影响分析

在我国新一轮电力市场改革背景下,电力现货市场建设进程进一步加快。随着新能源装机的快速增长,将会对电力现货市场竞价交易带来很大影响。基于我国试点运行的现货交易机制,对现行几种新能源参与市场模式进行了分析并提出了适用于新能源快速发展阶段的市场参与机制。建立了包含新能源参与的省级日前市场机组组合模型和实时市场安全经济调度模型。基于某省级电力市场实际运行数据,分析了新能源参与现货市场的不同方式对市场出清价格的影响,讨论了不同新能源渗透率条件下的市场运行结果,为省级现货市场建设提供了参考。     

基于多种交易方式的省间省内现货市场双层出清模型

新能源比例不断提升,省间消纳需求不断增加,构建满足全局资源优化运行的省间市场是促进市场效率提升的关键。文中基于多种块交易及小时交易的时间耦合关系,建立了省间省内两级现货市场出清模型。首先,构建了包含普通小时交易、灵活小时交易、常规块交易、可移动式块交易和扩展链接式块交易多种交易方式的混合整数线性规划模型。其次,为解决省间市场主体较多、块交易时间耦合复杂带来的出清难度大的问题,提出了基于省内出清结果的参与省间市场主体的筛选机制,进一步实现基于各省筛选出主体的省间市场出清,通过融合省间、省内出清结果形成最终中标结果。最后,通过多区域互联的IEEE RTS-96系统算例验证该模型的合理性及其作用效果。结果表明,相较于各省单独出清,省间省内两级市场出清提升了整体社会福利。所提方法在提高求解效率的同时,尽量逼近省间整体出清的全局最优解,实现了社会福利最大化。     

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。     

区域电力现货市场差异化出清模型研究

区域电力市场建设是发挥市场力量在更大范围内优化配置资源、推动区域电力高质量发展的最有效举措之一。南方电网联系紧密,具备互联互通、自由流动的物理条件,具有区域市场一体化运作的独特优势。分别构建了面向区域电力现货市场的一级出清和两级出清模型,研究了差异化出清模型下省间联络线功率的功能定位和优化方法。然后,基于南方电网典型日96时段的实际运行数据,构建了南方区域电力现货市场出清模拟算例,并通过电力市场模拟运行软件量化分析结果,论证了一级出清模型在南方区域现货市场出清中的优势,包括出清流程简约、经济性最优等,同时也揭示了两级出清模型在南方区域现货市场中的运营风险和安全运行风险等。     

计及风电波动性和电动汽车随机性的电力现货市场交易模型

针对风电出力波动性和电动汽车无序充电随机性对电力市场正常运行造成影响,提出综合考虑"源-网-荷-储"的日前市场与实时市场联动交易模型。日前市场中建立风力发电商和火力发电商与三类用户之间考虑电动汽车可调度能力的主从博弈模型,使发电商与用户之间形成预测电量交易组合。实时市场兼顾风电与用户双侧实际电量波动,以最小化社会成本为目标,建立考虑供需双侧实际电量波动的需求响应模型。为缓解双侧电量波动对电网的不利影响,避免投机行为,提出一种新型计及供需双侧电量波动的预测误差惩罚机制。最后,仿真验证了所构模型的可行性与有效性。     

考虑储能备用的电动汽车负荷连续追踪弃风曲线优化模型

在大力推动高比例可再生能源并网的背景下,风电的强随机波动特征导致的大量弃风问题给电力系统的经济可靠运行带来了挑战,而电动汽车、储能等作为需求侧的灵活性资源参与曲线追踪交易为弃风问题带来了解决方案。首先,分析了电动汽车消纳风电的可行性;然后,对电动汽车聚合负荷消纳风电的交易模式进行了梳理,聚焦连续曲线追踪交易,在充分考虑电动汽车聚合的物理经济约束下建立了混合整数线性规划模型以求解聚合调用方案。由于电动汽车的移动储能能力与追踪效果有限,引入储能系统进行联合优化,采用逐步搜索法在降低聚合成本的同时,得到储能的最优容量与功率配置以及同时优化物理弃风电量与经济成本的聚合方案。算例分析结果表明：考虑储能备用的聚合方法能够提高风电曲线的追踪精度,减小聚合成本,验证了所建模型在连续曲线追踪中的可行性与适用性,可为曲线追踪交易市场的完善与新型电力系统的建设提供借鉴。     

考虑弃风的DFIG风电场动态等值模型

我国弃风现象严重,在此大环境下,为了得到更为准确的风电场模型,提出了一种考虑弃风的双馈感应异步发电机(DFIG)风电场的建模方法。该方法考虑了由于尾流效应导致风电场内各台风力机输入风速不同,兼顾调度部门向风电场下达的弃风指令,提出了以风能利用率Cp为分群指标,建立了DFIG风电场的多机等效动态模型,大幅度提高了仿真速度。该方法更贴近风电场实际运行情况,分群指标易于得到。通过PSCAD算例仿真及结果对比,表明该风电场等值模型的输出在稳态和故障情况下都能更好地拟合详细模型。     

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.     

电锅炉配置方式对弃风消纳效果的影响研究

配置电锅炉可削热峰填电谷,是消纳"三北"地区弃风的主要途径之一。对比分析源侧集中式与荷侧分布式配置电锅炉的弃风消纳效果。首先在机理上从热网衰减对热源供热功率影响、热网延时对热电机组供热功率影响、热网延时对电锅炉供热功率和填谷效果的影响三个方面分析了两种电锅炉配置方式的消纳弃风效果的异同。然后分别构建了两种电锅炉配置方式的电热联合系统的调度模型。通过实例仿真分析,证明了荷侧分布配置方案的热网总损耗更小,热电机组供热功率和"以热定电"功率更小,电锅炉的填谷效果更好,弃风消纳效果更佳。     

基于代理模型的分布式能源现货市场运营模式

如何在信息不对称的环境下实现分布式能源现货市场中多主体利益最大化是亟需解决的问题。提出一种新型的基于代理模型的分布式能源现货市场运营模式,并提出数据驱动的日前市场代理模型的建模方法,得到不显式包含物理模型信息的分布式能源市场出清电价曲线与各市场主体最优联络线功率曲线及其日用电成本之间的映射模型,进而建立基于代理模型的分布式能源现货市场出清多目标优化模型,分布式能源现货市场运营商可基于该模型科学、公正地最大化各市场主体的经济利益。与基于物理模型的集中调度运营模式和基于分段报价的集中竞价出清模式的算例进行比较,验证了所提现货市场运营模式和代理模型建立方法的可行性和有效性。     

两级电力市场环境下考虑条件风险价值的新能源场站最优售电模型EI北大核心CSCD

为充分发挥能源资源优化配置作用,我国正逐步建成“统一市场、两级运作”的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,新能源场站参与省间电力现货交易的计划电力缺乏指导性是目前亟须研究的问题。对省间-省内两级电力市场的现行机制进行了深入研究,探讨了其运作框架。考虑省间电力现货交易与辅助服务市场的多时间、多空间耦合特性,构建了两级电力市场下新能源场站的售电决策双层优化模型,并基于条件风险价值法对下层模型进行转化,实现对新能源场站出力不确定性的控制。依托东北某省工程实际数据进行了算例分析,结果表明该模型能够在两级电力市场环境下提高新能源场站的市场收益。     

考虑煤耗率的火电机组灵活调峰对风电消纳的影响效果研究

火电机组灵活调峰是提高电网中风电消纳的重要手段之一,然而火电机组在灵活调峰运行时的煤耗率较其正常运行模式有所提高,现有电网调度模型未考虑该特性。本文采用分段线性函数表示考虑煤耗率的火电机组发电费用函数,建立灵活调峰火电机组与风电机组的日前机组组合优化模型,该模型采用现有线性规划方法进行求解。最后采用实际风电机组和火电机组数据基于IEEE-30母线系统进行验证。结果表明,本文提出的分段线性函数可以较好地拟合机组煤耗率与出力的关系;火电机组深度调峰运行时煤耗率较其正常运行有所提高。本文计算方法有助于降低系统运行总费用,提高电网中的风电消纳量。     

基于纳什谈判理论的风电-虚拟氢厂参与现货市场合作运行策略

为解决市场机制下风-氢多能系统的合作运行问题,提出基于纳什谈判理论的风电-虚拟氢厂（VHP）参与现货市场合作运行策略。从制氢、储氢、柔性氢负荷3个方面揭示氢能系统灵活运行机理,提出了VHP的概念并建立考虑制-储-用多环节协同运行的氢能系统一体化模型,在此基础上,计及不同制氢技术间的资源互补特性、低碳互补特性,从技术组合创新的角度提出电解水制氢与煤制氢耦合运行的“综合制氢”系统。基于典型场景集刻画风电及市场电价的不确定性,以收益最大化为目标,建立电力现货市场环境下基于纳什谈判理论的风电-VHP合作运行两阶段随机规划模型。为保护各主体的隐私,在对原始纳什谈判问题进行等效转换后,基于交替方向乘子法实现合作运行模型的分布式求解,并通过仿真算例验证了所提策略的有效性。     

基于风电场功率波动与限风特性的混合储能容量配置方法

我国风电并网规模逐年增大,高渗透率下的风电功率波动威胁电网的运行安全,同时电网调节能力不足导致"弃风限电"问题升级。在风电场配置混合储能系统可有效平抑功率波动并缓解弃风问题。基于风电场功率波动与限风数据的统计特性,分别确定功率型储能系统所需平抑的波动分量和能量型储能系统多场景工作划分原则。提出一种综合考虑风电功率波动平抑效果、减少弃风的经济效益与储能工程总投入成本的混合储能系统优化配置方法。最后通过算例分析表明,此方法可确保风电场最大功率波动10 min不超装机容量15%的前提下有效减少弃风,且收获较好的经济效益,从而验证其有效性与经济性。