可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了"网-源-储-荷"协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了“网-源-储-荷”协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

储能在电力系统源网荷三侧应用及相关政策综述

储能是构建能源互联网的关键支撑技术,是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。首先分析比较各类储能技术优缺点,然后综述储能产业政策顶层设计、电力辅助服务新政、储能参与需求响应政策、用户侧储能绿色发展价格机制,以及储能产业发展政策,阐述储能在电源侧、输电侧、配电侧、用户侧的研究应用情况,分析V2G、虚拟电厂、共享储能应用模式,以及储能投入产出效益情况,最后提出储能技术发展及应用趋势判断,给出了储能发展政策建议,以及储能投资回收和稳健运营机制,明确了储能在提升源网荷储协调互动能力、推动能源互联网发展的重要作用。     

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。     

可再生能源消纳责任权重制下计及源荷储互动的电力市场均衡研究

由于可再生能源发电具有的不确定性与波动性,弃风弃光现象居高不下。可再生能源消纳责任权重制（renewable energy portfolio standard,RPS）试图通过规定供用电主体的消纳责任,保障可再生能源发电主体的经济运行。因此,分析RPS下电力市场中源荷储运行策略以及市场均衡状态变得尤为重要。基于电力现货市场与RPS规则,提出了用于分析RPS下电力市场中源荷储交互均衡的2阶段模型:下层模型考虑了可再生能源发电不确定性的日前现货市场出清模型和超额消纳量交易模型;上层模型中微电网基于下层模型的分时节点电价和超额消纳量交易价格,优化投资、交易、运行策略。文章使用对角化算法迭代求解上述双层均衡问题,并以IEEE 14节点为例验证模型和算法的可行性。结果表明微电网投资、运行和交易策略在RPS下发生显著改变,系统可再生能源消纳量显著提升。     

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

基于"共享储能–需求侧资源"联合跟踪可再生能源发电曲线的市场化消纳模式

可再生能源发电出力波动性大给电力系统运行带来了诸多挑战,这也直接影响了可再生能源电力的消纳。鉴于此,提出了一种考虑"共享储能–需求侧资源"联合跟踪可再生能源发电曲线的市场化消纳模式。首先梳理了用户参与该交易的全过程步骤,然后以用户的净收益最大化为目标函数建立了混合整数线性规划模型,最后通过实际算例验证了该模式优于仅考虑"共享储能"模式、峰谷分时电价需求响应模式。所提出的联合跟踪模式增强了用户利用自身需求侧资源和共享式的储能设备提高其对可再生能源电力的消纳能力,为进一步探索"源网荷储一体化"提供了一定思路。     

源网荷储多元协同调度体系研究与实践

当前,"碳达峰、碳中和"是我国重要的战略目标,建立以新能源为主体的新型电力系统是实现"双碳"战略的重要手段。为适应新型电力系统的发展需求,提出一种源网荷储多元协同调度体系,通过建立适应电源侧、电网侧、负荷侧各类资源参与的电力市场机制和多类资源协作互动调控平台,有效提升了源网荷储间的协调能力和清洁能源的消纳水平。最后,经山东电网多地市源网荷储协调互动试验及试点应用,验证了所提出多元协同调度体系的有效性。     

考虑碳排放目标的配电网源网荷储优化调度探究

随着电力碳交易市场落地实践,以县级为单位的配网范围碳排放配额和现货价格将成为配电网调度运行不可忽略的因素,配网侧源、网、荷、储可调度资源逐步丰富。首先在现货市场环境下对配网侧“源、网、荷、储”进行电力经济建模,同时对各类电源进行碳排放效益建模,考虑碳市场和配网范围碳配额影响,建立购电效益和碳排放效益多目标优化调度模型,采用模式搜索算法进行优化求解,并实际数据对IEEE 33节点系统进行算例分析,证明模型和算法的有效性,深入探究了“源、荷、储”规模比例、碳排放价格、核证自愿减排量价格以及碳配额对调度运行的影响。     

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。     

省间电力现货交易机制设计与探索

随着电力市场化改革的逐渐深入和新能源渗透率的快速提升,我国电源结构和电力供需情况正在发生深刻变化,从而对新能源消纳和省间余缺互济提出了更高要求。目前省间余缺互济市场化机制缺失,亟需开展省间电力现货交易,通过市场化手段开展省间余缺互济,促进可再生能源大范围消纳。文章在跨区域省间富余可再生能源现货交易实践基础上,结合电网实际运行需要,进一步扩大交易范围、丰富交易主体、完善交易机制,建立了省间电力现货交易整体框架,设计了市场衔接、竞价出清、多级调度协同运作等关键机制,提出了市场出清模型。最后通过算例分析验证了上述机制的可行性和有效性。可为开展省间电力现货交易提供切实可行的实施路径和技术方案。     

计及不确定性与相关性的虚拟电厂参与主辅市场联合交易优化研究

为了应对风光大规模并网带来的调峰困难,由此进行计及不确定性与相关性的虚拟电厂参与主辅市场联合交易优化研究。首先,设计虚拟电厂参与主辅市场的交易体系;然后,考虑新能源出力的不确定性以及主电能量市场与调峰辅助服务市场价格的相关性,构建了虚拟电厂参与主辅市场的联合出清优化模型;最后,以某一虚拟电厂为例进行算例分析,算例结果验证了模型的有效性。     

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。     

考虑负荷聚合商诚信度及用户满意度的日前调峰市场双层优化模型

新能源大规模并网对电力系统调峰带来较大挑战,在传统电源侧调峰空间逐步殆尽的背景下,亟需高效的市场机制引导用户侧灵活负荷主动参与调峰市场以维持电网安全稳定。结合用户实际情况,综合考虑用户满意度及负荷需求,提出了电动汽车、电采暖、储能等灵活负荷聚合参与日前调峰的市场机制,并建立了聚合商参与日前调峰市场出清及用户侧灵活负荷调度的双层优化模型。其中,上层模型考虑负荷聚合商诚信度的影响,以调度成本最低为目标进行日前市场出清;下层模型考虑用户满意度,以签订合同的形式调用用户侧灵活资源。仿真结果验证了将不同负荷聚合进行联合调度的可行性,表明所提出的策略能明显降低系统调度成本,保证市场调峰的可靠性,确保电网安全可靠运行。     

计及碳配额的混合储能综合微能源网优化运行研究

当前综合微能源网系统优化运行策略鲜少考虑碳交易政策影响,为此,文中提出一种计及碳排放成本的混合储能综合微能源网系统优化运行模型。该模型首先结合源-荷-储及能源转换装置进行综合微能源网系统配置,根据碳排放配额分配实施方案建立考虑碳配额的优化目标函数。然后以某地区数据为算例基础进行仿真,利用Gurobi求解得到满足碳排放成本最小时的系统优化运行结果。算例结果表明,碳排放免费配额能够降低综合微能源网系统运行成本,影响系统运行策略。文中所提模型能够反映碳排放成本因素对能源消费结构的影响,为综合微能源网系统能源结构配置与运行提供参考和依据。     

跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型

跨区域省间富余可再生能源现货交易采用市场化手段有效促进了可再生能源消纳.在保证出清计算效率的前提下,如何提升出清模型的适应性和拓展性,在跨区域省间现货出清中考虑更复杂的电网运行约束,已成为省间现货市场进一步发展的关键问题之一.文中提出了跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型.结合中国特高压交直流混联电网特点和跨区域省间输电定价机制,构建了基于电力流和交易流的跨区域省间交易网络模型,并提出了计及网络损耗折价的输电成本计算方法.在竞价出清中,考虑了输电通道可用容量、爬坡能力和断面潮流限额等安全约束,以社会福利最大化为目标,构建了跨区域省间现货交易优化出清模型.算例对比了优化出清和匹配出清的结果,验证了所提优化出清模型的有效性,并说明了所建模型的适用性.     

计及优先级及电力平衡的新能源中长期交易电量分解方法

随着新能源发电占比以及参与市场交易的比例不断扩大,新能源发电的随机性和波动性导致现行按照电量平衡、电力校核的中长期交易电量分解方法难以适用于高比例新能源电力系统.文中提出了一种计及交易优先级及电力平衡约束的新能源中长期交易电量优化分解方法.首先,从新能源长时间出力曲线构建、交易电量协调优化分解和多场景模拟计算等方面提出满足新能源随机波动性的中长期交易电量协调优化方法.然后,以促进高比例新能源消纳为目标,计及交易优先级建立基于时序仿真的新能源中长期交易电量优化分解模型,实现新能源年度交易电量分解到月.最后,以中国西北地区某省级电网为例开展实例分析,结果表明所提方法可以确保分解结果的合理性和可执行性.     

多主体利益制衡的综合能源系统日前-实时出清方法

为解决现货市场和配售侧放开环境下综合能源系统与外部电网联合出清问题,提出一种多主体利益互相制衡的日前-实时两阶段出清方法。该方法考虑日前出清阶段驱动各方利益,实施多轮迭代竞价,并将互保、备用、移峰等因素纳入竞价过程中;实时出清阶段统筹内、外备用,细化供能和利益分配,形成产能商、上级电网、旋转备用服务商三联供能体系。分别构建了产能商、运营商、负荷聚合商的出清决策模型,最后通过算例仿真分析了需求响应、互保合同以及旋转备用市场对移峰和内、外备用的有效作用,表明该方法可以实现供需平衡和各主体利益均衡。     

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。