综合资源规划下发电容量充裕度的优化设计方法

分析了电力市场中影响发电容量充裕度的因素,将区域外购电和需求侧响应作为备用容量资源,用于协调可用发电容量,并据此定义发电容量充裕度,给出了一种发电容量充裕度评估方法,用以量化评估系统充裕度,从而达到监控及保证发电容量充裕性的目的.并通过算例验证了所提方法的有效性,为电力系统规划、运营以及监管提供参考.     

三种容量充裕性机制在引导最优容量方面的等价性和在影响发电商收入方面的差异性

在“碳达峰、碳中和”背景下,可再生能源的快速发展将进一步推动电源结构的优化转型,然而可再生能源出力的随机性和波动性对电网可靠供电、对新型电力系统的发电容量充裕性带来了严峻挑战。近年来,学术界对容量充裕性机制已开展不少研究,但尚未定量评估不同充裕性机制在引导系统最优容量方面的效果。为此,该文选取稀缺性定价、传统容量拍卖和引入可靠性期权的容量拍卖这三种容量充裕性机制,探究这些机制在确定性下引导系统最优容量的等价性及在系统停电小时数、机组出力的不确定性下对发电商收入的影响。最后,对我国电力市场容量充裕性机制的建设提出建议和关注点。     

电力市场环境下的发电容量充裕性(一)单一能量市场情形

能否完全依靠单一能量市场来确保发电容量充裕性是一个存在广泛争论的重要问题。研究了在完全竞争的单一能量市场中的发电容量充裕性问题,建立了相关的理论分析模型,研究结果表明没有足够的理论依据证明这种市场模式能够确保发电容量充裕性;根据对采用这种市场模式的实际电力市场的运营情况分析,表明了单一能量市场在引导充裕发电投资方面确实存在问题。理想条件下的理论模型分析和现实情况下的影响因素讨论均表明,单一能量市场模式难以确保发电容量的充裕性。这些研究有助于理解和把握电力市场环境下发电容量充裕性问题的基本特征。     

发电装机容量市场适当价格水平的确定

作为保证发电容量充裕性进而提高供电可靠性的一个重要手段,装机容量责任模式已被多个正在实际运营的电力市场所采用。在这些市场中,所有负荷服务实体(LSE)必须满足监管机构或市场管理机构规定的容量责任要求。为便于LSE和发电公司之间就装机容量进行交易,在一些实际运营的电力市场中专门建立了发电装机容量市场。发电装机容量市场的价格水平与吸引发电投资有很大关系,这样研究能够诱导充裕发电容量的装机容量市场适当的价格水平就成为电力市场设计和运营阶段需要考虑的一个重要的问题。通过分析发电公司在不同装机容量价格水平下的投标容量分配策略和LSE的装机容量购买策略,文中对这一问题进行了较为系统的研究。构造了一种新的研究框架,发展了相应的数学模型,提出了求解方法,最后用仿真算例进行了说明。     

发电装机容量市场适当价格水平的确定

作为保证发电容量充裕性进而提高供电可靠性的一个重要手段, 装机容量责任模式已被多个正在实际运营的电力市场所采用。在这些市场中，所有负荷服务实体（LSE）必须满足监管机构或市场管理机构规定的容量责任要求。为便于LSE和发电公司之间就装机容量进行交易，在一些实际运营的电力市场中专门建立了发电装机容量市场。发电装机容量市场的价格水平与吸引发电投资有很大关系, 这样研究能够诱导充裕发电容量的装机容量市场适当的价格水平就成为电力市场设计和运营阶段需要考虑的一个重要的问题。通过分析发电公司在不同装机容量价格水平下的投标容量分配策略和LSE的装机容量购买策略,文中对这一问题进行了较为系统的研究。构造了一种新的研究框架, 发展了相应的数学模型, 提出了求解方法, 最后用仿真算例进行了说明。     

电力市场环境下的发电容量充裕性（三）市场设计要素与原则

如何设计确保发电容量充裕性的方法是一个涉及面很广的困难而复杂的问题。力图从较广阔的视角对此进行探索。一方面,讨论了在电力工业之外的与确保发电容量充裕性相关的一些重要问题,包括外部政策、政府职能等;另一方面,从电力市场设计的角度阐述了确保发电容量充裕性的责任主体、设计思路、需要关注的问题,并在对现有方法综合分析的基础上,提出了确保发电容量充裕性的方法所应具备的特征。     

满足充裕性指标的电力系统可接纳风电容量评估

立足于风电功率的统计特性,提出一种计及充裕性指标的系统接纳风电能力的评估方法.该方法基于历史的运行数据进行统计,通过模拟计算不同风电容量、储能容量下系统的调峰不足概率、调峰不足期望、发电不足概率以及发电不足期望4种充裕性指标,评估满足给定充裕性水平下的系统可接纳风电的容量.此外,提出一种含风、储系统的综合净负荷以及调峰需求的实用计算方法,基于双线性插值理论,建立了充裕性水平、可接纳风电容量、储能容量的函数关系,为风电容量、储能容量的规划设计提供了参考依据.最后,以实际电网接纳风电能力评估为例,对比了不含储能、含不同储能容量等多种情景下的风电接纳能力,对所提方法进行了分析和说明.     

基于概率风险评估的发电容量充裕度分析及其应用

发电容量充裕度分析是电力系统可靠性评估的重要组成部分。首先,阐述了基于概率风险评估的发电容量充裕度分析的模型、方法及其流程;之后,介绍了该方法在法国电力系统中的实际应用,并分析了截止到2016年法国发电容量充裕度水平;在此基础上,结合我国电力系统的实际情况,对上述方法进行改进,提出了采用多种评估模式进行仿真,并计及机组检修计划因素的发电容量充裕度评估方法;最后,以广东省电力系统为例,对改进的基于概率风险评估的发电容量充裕度分析方法进行实例验证,结果表明所提出的方法是可行、合理的。     

基于期权收益看涨的发电容量充裕性机制研究

发电容量充裕机制的设计需要综合考虑电力系统、电力市场和其他因素.在对稀缺性定价和容量机制进行 全面调查后,提出了一种新的基于收益看涨期权的发电容量充裕机制,远期合同拍卖和短期市场结算.远期合同拍卖 可以确保参与者获得稳定的收入,并将短期市场结算过程与稀缺定价相结合提供准确的价格信号.通过仿真分析验证 了该机制的有效性和可行性,仿真结果表明,该机制能够有效地恢复价格信号经济风险,并确保机组回收所有的容量 成本和能源成本.     

基于蒙特卡罗算法的发输电系统充裕性模型及评估方法研究

发电容量充裕性评估可为电力系统的规划及运行提供决策依据,通过对发电容量充裕性的相关指标和蒙特卡罗仿真算法研究,建立了考虑电网主要随机因素的发输电系统充裕度概率评估模型,设计了基于蒙特卡罗法的可靠性仿真流程,并用该方法评估了基于现有系统备用配置情况的南方电网发电容量充裕性,验证了该方案和模型的正确性及可行性,结合仿真结果推荐了南方电网备用确定原则,为电网的规划设计及其安全运行提供了有价值的参考依据。     

适应高比例新能源发展的电力市场容量保障机制分析

随着全球电力系统的低碳转型,在现有电力市场框架下,能否通过市场机制释放合理价格信号来保障电力系统中灵活性电源与可靠性后备容量的充裕性,是否需要设置容量保障机制,以及如何进行容量保障机制设计,已成为维持电力系统可持续性发展的重要课题.文章首先讨论了高比例新能源电力系统采用单一能量市场模式可能出现的发电充裕性问题,通过构建...     

电力市场发电容量充裕度分析系统设计

电力市场发电容量充裕度分析系统可以用来分析电力市场环境下的发电容量充裕度水平,为系统的运行和电力的投资提供支持。在分析国际上几种典型的保持发电容量充裕度的机制的基础上,分析了影响发电容量充裕度的主要因素、功能、指标,并提出2种新的结合经济目标的分析指标：充裕度不足损失和裕度效益。建立了电力市场发电容量充裕度的分析子系统的系统结构和分析流程,该分析子系统配置灵活,适应性强,能够满足电力市场不断发展的需要。     

欧洲战略备用机制对我国发电容量充裕性问题的启示

确保发电容量充裕是电力系统安全运行和电力市场稳定的必要条件,是电力工业发展中需要解决的核心问题之一。随着全球能源电力低碳转型,电力系统发电容量充裕性面临着严峻挑战,国际上已实施多种容量机制。文章结合欧洲能源转型及电力市场化改革过程梳理容量机制的建设背景、发展脉络及现状,重点分析欧洲2019/943法案推荐近期适用的战略备用机制,及该机制在芬兰、德国、比利时的设计细节。双碳目标下,我国煤电将由主体电源转变为调节性、支撑性电源,亟需容量机制保障其安全平稳转型。文章梳理了我国煤电容量机制现状及问题,指出战略备用机制具有良好的适用性,分析设计实施该机制的关键问题,为国内容量机制建设提供了决策参考。     

适应中国现行电力市场环境下的容量市场机制设计

从保证电力系统发电容量充裕度的必要性出发,研究国外电力市场中保障电力系统可靠发电容量的体制机制,提出适应中国电力市场环境下的容量市场机制设计方式,有助于建设与现行机制耦合的容量市场机制,保障系统发电容量充裕及系统长期稳定运行。     

欧洲战略备用机制对我国发电容量充裕性问题的启示

确保发电容量充裕是电力系统安全运行和电力市场稳定的必要条件,是电力工业发展中需要解决的核心问题之一。随着全球能源电力低碳转型,电力系统发电容量充裕性面临着严峻挑战,国际上已实施多种容量机制。文章结合欧洲能源转型及电力市场化改革过程梳理容量机制的建设背景、发展脉络及现状,重点分析欧洲2019/943法案推荐近期适用的战略备用机制,及该机制在芬兰、德国、比利时的设计细节。双碳目标下,我国煤电将由主体电源转变为调节性、支撑性电源,亟需容量机制保障其安全平稳转型。文章梳理了我国煤电容量机制现状及问题,指出战略备用机制具有良好的适用性,分析设计实施该机制的关键问题,为国内容量机制建设提供了决策参考。     

基于实物期权理论的发电投资决策和容量充裕性评估

电力工业的市场化改革一方面为发电投资决策带来了更多的不确定性因素以及由此而引起的风险,另一方面也给政府主管部门或监管机构带来新的挑战,即应如何设计有效的市场机制以保证系统的发电容量充裕性进而供电可靠性。假定在投资者制定发电投资决策时所面对的不确定性因素主要来自于负荷增长的前提下,基于实物期权理论,构造了适用于电力市场环境下发电投资决策的新的方法框架,建立了相应的数学模型,提出了求解方法。该方法框架可以处理多个投资者参与发电投资的情形。在此基础上,研究了单一能量市场模式、容量费用模式和装机容量市场模式对发电投资决策进而整个系统发电容量充裕性的影响。最后,用仿真算例说明了该方法的基本特征。     

风电容量充裕性成本分析模型和方法研究

风电容量可信度低,大规模风电并网将大幅增加电力系统的容量充裕性成本是电力规划和运行中需要重点考虑的一个问题。对风电并网对系统容量充裕性影响机理进行深入分析,提出了风电容量充裕性成本的分析模型和方法,建立了基于有效负荷承载能力算法（ELCC）的风电容量可信度计算模型和基于容量可信度的充裕性成本计算模型。案例研究表明,随着接入风电规模的增加,该省级电网的风电容量可信度随之下降,而风电引起的容量充裕性成本逐步上升。当风电发电量占用电量比量达到10%时,对应的容量充裕性成本已高达0.06元/（kW·h）。     

发电容量长期动态的仿真

供需容量的长期充裕性对电力系统的可靠运行至关重要。借助电力市场与电力系统交互动态仿真平台,暂时用模拟的实验环境（市场规则、报价策略、投资策略）代替部分参与者的行为,以研究发电充裕度的长期动态行为,剖析容量充裕度长期振荡的机理。通过仿真研究,揭示发电建设时滞、容量审批及个体投资博弈行为等因素影响充裕度振荡的周期、幅度以及市场集中度的机理,指导对电力市场环境下容量供需长期振荡的抑制。