面向新能源电力系统的容量市场出清模型

随着新型电力系统构建,新能源装机规模快速增长,但同时也出现了系统充裕度不足的问题。容量市场是保障电力系统发电容量充裕度的有效途径,因此本文提出一种面向新能源电力系统的容量市场出清模型,所提模型在考虑传统机组的基础上,增加储能资源参与市场,以解决新型电力系统的容量充裕性问题。同时模型考虑了可靠性约束,求解时在可靠性和经济性之间不断迭代寻优,使系统以最经济的形式满足可靠性要求。本文以甘肃省电力系统数据对所提出的模型进行了算例验证,计算结果表明所提出的模型可以在高比例新能源电力系统中引导出适当类型、适当水平的发电容量。     

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。     

考虑虚拟电厂多类电力产品的配电侧市场出清策略

为完善电力市场运营机制,挖掘不同类别虚拟电厂各自的优势,提出了一种虚拟电厂介入的配电侧市场出清策略。文中首先对虚拟电厂参与配电侧市场的商业运营模式和组织方法进行探讨,进而提出了一种考虑多种电力市场产品耦合关系的配电侧市场联合出清模型并推导了相应定价方法,所涉及的电力市场产品包括有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量和调频里程。中国中山25节点实际配电系统和Matpower 141节点标准配电系统的案例仿真结果表明,所提配电侧市场方法具有高求解效率和普遍适用性。     

考虑虚拟电厂参与调峰的电源容量规划

尖峰负荷大大降低电源装机利用率和投资效益,虚拟电厂参与调峰可有效延缓电源建设。首先,针对城市级虚拟电厂可调度容量无法精确计算的问题,提出一种考虑多领域、多评估指标的模糊区间估计方法。该方法将可调度容量估计任务分解至工业、建筑、交通领域,并构建考虑用户参与度、收益敏感度、资源可控度及可控规模的模糊区间评估模型。接着,基于可调度容量模糊估计,提出了一种考虑虚拟电厂参与调峰的电源容量规划方法。该方法在满足电源备用容量的情况下,以电源扩展安装容量最小为目标函数,考虑不同电源结构、新能源出力不确定性、虚拟电厂可调度容量等多种因素,构建电源容量规划模型。最后,以华东地区某城市为算例背景,验证所提方法的有效性。     

考虑虚拟电厂可调能力的综合需求响应市场出清策略

为了研究虚拟电厂参与综合需求响应市场机制及出清策略,提出了一种考虑虚拟电厂可调能力的综合需求响应市场机制及出清策略.首先,分析了虚拟电厂参与综合需求响应市场的机制,建立了考虑虚拟电厂内部资源的综合需求响应资源模型.然后,提出了虚拟电厂可调能力数学模型,并通过改进粒子群算法进行求解.最后,提出考虑虚拟电厂可调能力的综合需...     

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。     

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。     

市场条件下含复合储能的风光水虚拟电厂容量优化配置

风光出力的间歇性和随机性,会影响运营主体参与电力市场的经济性.提出含复合储能的风光水虚拟电厂,利用小水电的调节能力,以及压缩空气储能和锂电池在不同时间尺度上的充放电功率特性,可有效缓解风光出力的波动性,管控风光日前与实时出力的预测偏差,保证系统总出力的平稳可控,从而提高参与市场的收益.构建了市场环境下,考虑系统经济性与...     

欧洲统一电力市场演变和日前市场出清模型

本文首先梳理了欧洲一体化电力市场的融合过程,介绍了用于计算电价及跨境容量的区域价格耦合项目;其次研究了泛欧混合电力市场集成算法,研究了节点边际电价、可用传输容量和基于潮流的市场耦合数学模型;最后总结了各种市场耦合模型的特点,并针对南方区域电力现货市场建设提出了建议。     

基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法

随着化石能源的枯竭与其对环境的污染,分布式发电这种经济、环保、灵活的新型发电方式逐渐得到广泛的应用。但分布式电源大量并入电网将带来电能质量问题,影响电网安全稳定运行。虚拟电厂的出现有效解决了这些问题,它通过对分布式电源进行协调优化,减小了分布式电源并网对电网产生的冲击,提高了电网运行稳定性。然而目前虚拟电厂与主网之间的协调研究仍有待深入,因此提出了虚拟电厂与主网之间交互迭代的市场均衡方法,对虚拟电厂的出力与主网的电价迭代求解从而实现收敛。首先,对虚拟电厂的定义与内部主体进行分析,进而将虚拟电厂与主网之间的协调优化表述为两个层次之间的市场均衡问题,提出虚拟电厂与主网交互的双层模型,分别构建以自身成本最小化为目标,计及分布式能源运行约束与电网安全约束的虚拟电厂与主网数学模型,并采用迭代算法对模型进行求解。算例分析表明提出的市场均衡方法在考虑虚拟电厂对主网影响的同时能够有效降低虚拟电厂与主网协调的复杂程度,同时减小运行总成本,提升经济效益。     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

Outage recovery is important for reducing the economic cost and improving the reliability of a distribution system (DS) in extreme weather and with equipment faults. Previous studies have separately considered network reconfiguration (NR) and dispatching mobile power sources (MPS) to restore the outage load. However, NR cannot deal with the scenario of an electrical island, while dispatching MPS results in a long power outage. In this paper, a resilient outage recovery method based on co-optimizing MPS and NR is proposed, where the DS and traffic network (TN) are considered simultaneously. In the DS, the switch action cost and power losses are minimized, and the access points of MPSs are changed by carrying out the NR process. In the TN, an MPS dispatching model with the objective of minimizing power outage time, routing and power generation cost is developed to optimize the MPSs’ schedule. A solution algorithm based on iteration and relaxation methods is proposed to simplify the solving process and obtain the optimal recovery strategy. Finally, numerical case studies on the IEEE 33 and 119-bus systems validate the proposed resilient outage recovery method. It is shown that the access point of MPS can be changed by NR to decrease the power outage time and dispatching cost of MPS. The results also show that the system operation cost can be reduced by considering power losses in the objective function.     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

The existing electricity market mechanisms designed to promote the consumption of renewable energy generation complicate network participation in market transactions owing to an unfair market competition environment, where the low cost renewable energy generation is not reflected in the high bidding price of high cost conventional energy generation. This study addresses this issue by proposing a bi-level optimization based two-stage market clearing model that considers the bidding strategies of market players, and guarantees the accommodation of renewable energy generation. The first stage implements a dual-market clearing mechanism that includes a unified market for trading the power generations of both renewable energy and conventional energy units, and a subsidy market reserved exclusively for conventional generation units. A re-adjustment clearing mechanism is then proposed in the second stage to accommodate the power generation of remaining renewable energy units after first stage energy allocations. Each stage of the proposed model is further described as a bi-level market equilibrium problem and is solved using a co-evolutionary algorithm. Finally, numerical results involving an improved IEEE 39-bus system demonstrate that the proposed two-stage model meets the basic requirements of incentive compatibility and individual rationality. It can facilitate the rational allocation of resources, promote the economical operation of electric power grids, and enhance social welfare.     

计及可再生能源可靠性的虚拟电厂动态聚合方法

虚拟电厂静态聚合在追求收益最大化的同时,往往忽视了虚拟电厂在动态聚合时需考虑的重要因素,即可再生能源发电的可靠性,这会导致电网对其调度的积极性不高,弃风弃光现象严重。针对以上问题,提出一种考虑可再生能源可靠性的虚拟电厂动态聚合方法。在可再生能源出力模型的基础上,利用元件的停运概率对出力模型进行修正;利用置信容量将不同机组进行同质化处理,建立考虑置信容量的虚拟电厂可靠性评估模型;以可靠性指标为目标函数,构建虚拟电厂动态聚合模型,使电网对其下达更多的发电计划,并采用改进无网格光线寻优算法对其进行求解。最后,以新疆某地区负荷数据为例,通过仿真验证了所提方法的可行性、高效性与稳定性,从而为虚拟电厂最优化运行提供更为准确的决策支撑。     

考虑梯级水电参与的电力市场出清模型研究

在双碳目标和电力市场改革的背景下,通过市场化机制促进以水电为主的可再生能源消纳,已成为我国电力现货市场建设的1项关键任务。将梯级水电纳入市场出清机制设计中,计及梯级水电的运行特性,在常规出清模型中引入水力耦合、发电出力特性、水位控制和水电振动区等复杂约束条件,并基于IEEE 14节点系统,设计了由6家发电主体组成的日前市场算例,通过分析不同运行场景下的市场交易结果,初步验证了所提出的出清模型的合理性与实用性。     

计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。     

计及多模态分量的新能源电力系统节点频率分析方法

“双碳”背景下,大规模新能源接入电力系统,频率响应空间分布差异扩大,此时各节点频率响应中的非全局分量可能主导频率稳定问题,而对于此类问题的研究目前尚不充分。为此,基于频率响应模态分解思路,提出新能源电力系统节点频率响应量化分析方法。首先,用惯量-阻尼-调频系统统一结构近似各类型设备频率-有功传递函数。然后,基于二次特征值分析方法将各节点频率响应进行分解,获得共模频率与若干差模频率的表达式。进一步地,解析了各频率分量的最大偏移量、变化率等关键特征量,并类比总惯量与全局频率变化率间的对应关系,针对各节点各模态频率分量定义了节点模态惯量指标。所提频率分解方法与指标直观地展示了电力系统中各差模频率的节点分布差异。最后,仿真验证了所提频率分解方法和指标的有效性。     

考虑可靠性及灵活性的风光储虚拟电厂分层容量配置

可再生能源出力的随机波动性和不确定性使得系统可靠性在急剧下降的同时,系统灵活性需求剧增,这会导致可再生能源消纳能力大幅下降,资源浪费现象严重。针对上述问题,提出一种兼顾可靠性、灵活性和经济性的风光储虚拟电厂分层容量配置策略。其中,上层模型从利用分时电价引导用户响应可再生能源出力变化的角度,制定可削减、可转移负荷的调度方案。中层模型从可靠性最佳的角度,制定储能电池容量配置方案。下层模型在灵活性指标的约束下,从综合运行成本最优的角度,进一步完善中层模型制定的储能电池容量配置方案。最后,以新疆某地区负荷数据为例,进行了仿真验证。结果表明所提方法具有明显的经济效益,为碳达峰、碳中和提供新思路。     

考虑虚拟电厂的电力系统灵活性提升方案研究

双碳目标下能源低碳转型将推动风电、光伏等新能源逐步成为我国供电主体,但是间歇性出力的新能源需要足够的系统调节能力来支撑其稳定供电,这给新型电力系统的灵活性带来了极大挑战。基于京津唐新型电力系统运行需求,首先提出了火电机组灵活性改造、基于虚拟电厂的需求侧响应以及基于柔性负荷的需求侧响应等灵活性提升策略,其次构建了考虑灵活性资源约束、多日协调运行的全时序系统运行模型,最后通过京津唐规划系统进行了实证模拟,实现兼顾运行经济、环保性、效率多维效益的灵活性提升方案筛选,为未来新型电力系统规划建设提供了参考。     

考虑CVaR的“新能源+储能”电厂日前市场投标策略

双碳背景下我国正积极构建以新能源为主体的新型电力系统，大力推进电力市场化改革。大量新能源电厂无序上网将会对电力系统的安全稳定运行带来巨大压力，也不利于其作为独立主体参与市场化竞争。将“新能源+储能”电厂作为价格接受者，以“报量不报价”的形式参与电力现货交易。采用随机优化方法构建新能源出力场景、日前及实时出清电价场景，采用K-medoids方法将数量众多的场景转化为数量有限的概率化确定性场景。以日前收益最大为目标，考虑条件风险价值并计及不平衡惩罚费用，建立“新能源+储能”电厂参与日前市场的最优投标策略模型并求解。最后，以某风电厂的历史出力数据以及现货市场电价数据开展数值仿真，仿真结果验证了所建投标策略模型的有效性。     

考虑交互功率与可再生能源功率波动的微电网调度优化模型

电动汽车的发展普及与V2G (Vehicle to Grid)思想的提出,对微电网系统的经济、安全运行带来了新的挑战,如何合理调度电动汽车有序充放电,促进微电网的经济、平稳运行成为当下的研究热点。针对含电动汽车的风光储并网型微电网环境,构建了最小化微电网与外部电网交互功率和平抑可再生能源功率波动的多目标调度优化模型。通过对某商业区域微电网运行算例的仿真求解,从微电网运行经济效益、日交互电量以及出力功率平均变化量等方面验证了所建模型的合理性和正确性。算例结果表明,以微电网为平台集成利用具有一定出行规律的电动汽车与可再生能源是一种理想的协同利用模式,既可以提高微电网运行的经济效益,又能有效改善微电网的交互功率和出力波动。