面向新型电力系统的灵活能量块交易出清模型

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风电、太阳能发电等新能源大规模接入电力系统,虚拟电厂、电动汽车、储能等新型主体作为负荷聚合商,整合分散的需求侧资源参与电力系统运行。未来电力市场将形成“多类型电源同台竞价、需求侧资源聚合参与、源网荷储互动、批发零售协调”的格局,但是电力现货市场难以适应多元市场主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,难以完全支撑新型电力系统的建设和发展。分析了新型电力系统的特征和多元主体的多样化交易需求,设计了分时块、持续块、曲线块和可变块4类灵活能量块交易品种,提出了多元市场主体的交易报价方式,构建了灵活能量块交易出清模型。基于改进的IEEE14节点系统的案例分析表明,灵活能量块交易出清模型能够适应和满足多元主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,提高新型电力系统的运行效率和经济性。     

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。     

含灵活性资源交易的电力市场实时出清

充裕的灵活调节能力是电力系统应对高比例可再生能源并网的关键。引入灵活爬坡产品(flexible ramping product,FRP)进行市场联合出清能够提高系统的调节能力,但是却存在机组补偿不合理、需求确定不经济的问题。对此,提出一种涵盖灵活性资源需求确定、虚拟竞标曲线形成和市场出清的交易框架。基于概率分布模型和弃风切负荷成本,提出了灵活性资源需求的动态优化确定方法;构建了涵盖虚拟报价和虚拟报量的机组虚拟竞标曲线,从而实现合理补偿机会成本和合理定价的目的;建立了耦合灵活性资源交易的两阶段实时市场出清模型,并利用随机的风电出力样本数据进行仿真,结果表明所提模型能够有效提高新能源消纳能力、降低综合成本和合理补偿机组机会成本。     

考虑系统性风险的现货市场双边报价交易机制与模型

随着我国电力市场建设进程的加快，越来越多的新能源及用户侧资源将成为市场交易的主要参与者。不同于传统火力发电商，这些新能源发电商的竞价策略更灵活、竞标行为更复杂多变，同时也为电力市场带来了更多的风险，亟需1种适用于新能源发电商参与的现货市场交易机制。首先设计了一种现货市场双边交易机制，分析并建立了新能源发电商和用户侧的报价模型。然后构建了基于CoVaR的市场参与者系统性风险指标，给出了不同市场主体系统性风险评估方法，并提出了风险规避的现货市场双边交易出清模型。最后通过算例仿真计算了不同主体的系统性风险，分析不考虑和考虑系统性风险出清模型下市场交易结果，验证了模型的有效性。     

电力现货市场环境下虚拟电厂的优化调控策略

分布式能源因其容量小、地理位置分散的特点，无法独立接入电网，虚拟电厂作为独立调控主体能够聚合各类分布式能源参与电力市场交易。电力现货市场环境下，虚拟电厂的调控策略对其参与多品种交易的收益影响较大。为此，提出一种电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控策略。首先说明虚拟电厂参与多品种交易的调控流程；然后利用场景规划法和条件风险价值处理风电机组、负荷、电价和调频信号不确定性造成的影响；在此基础上，进一步地提出电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控模型，利用分支定界算法求解模型得到最优调控策略；最后进行算例仿真。结果表明，所提的虚拟电厂优化调控策略不仅提高自身的经济效益，促进新能源的消纳，还减小系统削峰填谷压力，有利于系统安全稳定运行。     

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。     

电力市场多交易品种组合模式及逐级出清模型研究

目前电力市场不断深入改革,新型市场主体不断涌现,考虑到未来多元市场主体共同参与市场交易的多样化需求,亟需拓展多样化的电力产品,以满足不同的市场参与者,故可引入北欧电力市场能量块交易产品作为参考,不断完善自身建设,以灵活的交易品种及交易机制满足多样化需求。基于新型电力系统建设现状,结合北欧日前电力交易模式及纽约多轮出清模型,分析了多市场主体的不同灵活交易需求。在此基础上,设计了对应的电力市场交易品种及标准申报模板,并构建了多交易品种的组合模式;最后构建了考虑多交易品种灵活组合的三阶段电力市场出清模型,充分激发市场活力。     

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。     

考虑虚拟电厂可信容量的新能源电力系统容量市场出清模型

随着风电和光伏发电装机规模快速增长,系统出现了发电容量充裕度不足的问题。为确保电力系统中的充足发电容量,需要引入容量市场机制。相比于大型火电机组的长建设周期和高投资成本,分布式可调节资源聚合的虚拟电厂（virtual powerplant,VPP）建设周期短、投资小、见效快,是为系统提供发电容量的有效资源。因此,构建了虚拟电厂可信容量（unforcedcapacity,UCAP）计算方法并提出一种考虑虚拟电厂可信容量的新能源电力系统容量市场出清模型。虚拟电厂可信容量计算模型考虑了其功率、能量以及运行特性。容量市场出清模型在考虑发电侧风电、光伏、传统机组的基础上,增加用电侧虚拟电厂参与市场。容量市场出清模型中考虑了高峰容量需求、基本容量需求、电能需求、谷荷需求、爬坡功率需求等系统约束。最后通过算例分析了虚拟电厂可信容量、市场容量总需求量以及新能源装机容量对市场出清结果的影响,验证了本文虚拟电厂可信容量计算方法以及容量市场出清模型的有效性。     

上海虚拟电厂运营市场出清的研究与实现

根据电网进一步发展的需要,鼓励和引导虚拟电厂的发展,基于电力市场的运营,促进资源的再利用,上海电力公司对上海电力市场现状进行了研究,以虚拟电厂为主体,建立了虚拟电厂运营市场体系。虚拟电厂运营市场体系是由交易、营销、调度等多个专业部门或单位联合构建的,进行多专业多层次的市场化运营,利用先进的信息通信技术和物联网技术,将客户用能设备进行深层连接和精准接入,实现对闲散负荷的聚合。为充分发挥虚拟电厂在电力交易和辅助服务等方面的灵活性调节作用,根据上海电力市场实际情况与市场规律,上海电力公司制定了合理的市场出清规则。此市场出清规则不仅可以活跃电力交易的日常进行,更能保障各大小虚拟电厂以及电力公司的各自利益,有利于上海虚拟电厂运营市场交易的长期、频繁进行。     

基于主从博弈的独立储能系统参与日前现货联合市场的交易策略研究

储能资源具有双向快速调节功率的能力，是优质的调频资源，其参与电力市场可以增加电力系统的灵活性。为了研究储能参与现货电力市场的交易策略，建立了独立储能系统参与现货联合市场的双层模型，独立储能系统作为上层领导者以实现自身收益最大为目标，调度和交易中心作为下层跟随者以实现购电成本最小为目标，进行Stackelberg主从博弈。然后，利用驻点法将双层模型简化为易于求解的均衡约束数学规划问题。最后通过算例对所提出的模型进行验证。     

计及虚拟电厂市场交易的主动配电网两阶段优化调度

目前,虚拟电厂与主动配电网的耦合联系进一步加深,针对含有虚拟电厂市场主体的主动配电网优化调度问题,有必要研究系统内多种灵活性资源与虚拟电厂中不确定性因素在不同时间阶段的协调互动。以主动配电网综合成本最小化和虚拟电厂市场收益最大化为目标,提出一种计及虚拟电厂市场交易的主动配电网日前-实时两阶段调度方法。日前阶段,基于系统灵活性边界,构建了综合考虑网侧灵活性资源协调调度和虚拟电厂日前出清的双层优化模型;在此基础上,实时调整虚拟电厂竞标方案和主动配电网运行策略。最后,在改进IEEE 33节点系统中进行仿真试验,结果表明:所提模型可以有效提升虚拟电厂交易竞争力和配电网运行灵活性水平,可为未来电网市场化发展下的优化调度提供参考。     

电力市场环境下灵活爬坡产品实施路径研究

可再生能源发电的间歇性和波动性给电力系统的安全运行带来了巨大压力,使得电力系统灵活性缺乏的问题更加突出。目前,我国灵活性调节主要依靠传统发电资源,但调节成本高,灵活性有限;由于缺乏合理的市场机制,其他类型的灵活性资源参与的积极性不高。对此,结合国外灵活爬坡产品参与电力市场的经验,首先阐述灵活爬坡产品的概念并与现有的辅助服务进行对比和区分;其次,对现有灵活性资源类型的应用前景进行总结;最后,结合我国电力市场发展阶段,提出了一种适应电力市场发展阶段的灵活爬坡产品实施路径。随着中国现货市场和辅助服务市场的发展,灵活爬坡产品的逐步引入可弥补灵活性资源市场交易机制的缺乏,促进可再生能源消纳。     

计及需求侧参与的日前市场出清机制设计

随着我国电力现货市场的稳步推进以及电力零售商的出现,传统电网交易模式将产生极大变革。电力市场中需求侧响应资源可以有效抑制市场电价的波动,减少电力现货零售商购电费用,为此,设计计及需求侧参与的日前市场出清机制,通过考虑需求侧响应对节点电价的反馈作用,揭示日前市场中零售商需求侧响应的博弈机理,建立零售商间的博弈模型。采用逐步迭代的方式进行市场出清,并论证市场均衡点的绝对收敛性。最后通过具体算例仿真,验证该出清机制对电力现货零售商以及电网带来的经济效益。     

多虚拟电厂参与日前电力市场的鲁棒竞标博弈方法EI北大核心CSCD

针对风电出力的不确定性和多元决策主体间的复杂博弈关系对虚拟电厂(VPP)参与日前电力市场的竞标方案的影响,提出了一种基于非合作博弈理论和鲁棒优化思想的多VPP参与日前市场的竞标博弈方法。设计了多VPP同时参与能量市场和调峰市场的非合作博弈框架和相应的交易流程。建立了各VPP在其余竞标主体报价方案的基础上,聚合多种分布式能源参与市场交易的非合作博弈竞标模型。计及风电出力不确定性对VPP运营的影响,通过强对偶理论和鲁棒优化方法将确定性竞标模型扩展为鲁棒优化模型,并在模型中引入了鲁棒调节系数来灵活调整VPP竞标方案的保守性。通过重复执行多轮竞标博弈的求解策略,直至各市场主体均不能从单方面改变投标方案中获利后,确定各VPP在日前市场中的综合出清方案。算例分析表明,所提方法给出了VPP在能量市场和调峰市场的投标优化方案,可为VPP最优参与电力市场多类型交易产品提供参考。     

虚拟电厂参与灵活性辅助服务市场报价策略

随着风电、光伏等可再生能源的发展,传统机组出力的占比逐渐减小。为增加灵活性资源、弥补系统灵活性短缺,首先对具有灵活性资源的虚拟电厂和其他市场成员参与灵活性辅助服务报价策略进行了分析;然后,在虚拟电厂考虑自身经济最优条件下,对如何报价参与灵活性市场投标进行了分析;在市场成员不改变自身报价情况下,给出了独立系统运营商对市场成员最优出清价格和调度策略。通过算例分析了风电在不同容量虚拟电厂参与灵活性辅助服务下的投标过程,结果显示虚拟电厂容量越大则其参与市场竞标的能力就越强。     

区块链技术下考虑碳排放权的电力现货交易模型北大核心

在低碳化电力市场发展的背景下,为提高参与电力现货市场中各个交易主体的积极性、经济效益与交易效率,提出了区块链技术下考虑碳排放权的电力现货交易模型。结合去中心化的区块链技术,构建了兼顾电能和碳排放权交易的区块链现货交易机制。以各个电力交易主体收益最大为目标,建立基于双链交易机制的电力现货市场出清决策模型。通过算例仿真验证所提电力现货交易方法的可行性和优越性。     

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。     

基于泛在互联的虚拟电厂参与实时市场模型

通过物联网平台的部署，海量的用户侧灵活可控资源能够以泛在接入的方式聚合成虚拟电厂，参与电力市场交易，为系统提供需求响应服务，缓解系统的错峰压力。针对虚拟电厂用户参与实时交易的即时性、分散性、自治协同等特征，提出了适应虚拟电厂参与的实时能量市场模型，并采用了用户与边缘节点协调的分布式调度方法，实现海量虚拟电厂用户对实时中标功率的自主响应。首先，虚拟电厂基于各边缘节点聚合的响应能力，将响应功率通过射影函数分配到各边缘节点，再由边缘节点通过交替方向乘子法与各用户进行迭代通信，计算出各用户的响应功率。最后，通过实际算例验证所提算法的有效性。结果表明，用户与边缘节点协调互动的分布式调度方式，能够满足海量虚拟电厂用户进行实时响应的即时性、高效性要求。