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。     

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。     

适应新型电力系统的电力互替品市场——（一）理念与构想

新型电力系统重塑了能源生产消费结构,电力市场机制也需随之改变。首先,分析指出提升系统调节能力是新型电力系统下市场机制设计的首要目标;围绕该目标给出了市场机制应具备的特点,包括利于激发调节动力、释放调节能力、接纳各种新型调节资源等。其次,对世界各国现货市场普遍采用的分时交易机制进行了分析,指出其与新型电力系统存在诸多不适应之处,包括市场主体调节贡献无法被量化表征,市场主体连续运行特性与分时交易机制相矛盾、调节能力难以完全释放,以及难以满足海量柔性资源直接参与电力市场的需求等。为此,文中舍弃分时交易的方式,转而提出整体交易机制与电力互替品概念,介绍了形成与交易电力互替品的主要思路,并以电力互替品为核心构想了新型市场机制。该机制可通过调节责任划分量化各主体调节贡献,激发市场主体的调节动力;同时,也能促进市场主体主动优化自身运行方式,释放调节能力;具有易于扩展的优势,可轻松接纳新型电力系统下层出不穷的各类新型主体。     

广东电力现货市场环境下的需求响应交易机制设计

随着用户侧市场的放开,用市场化的需求响应交易代替传统的电力需求侧管理已成为电力市场的发展趋势,包括广东在内的国内许多省市相继开展了需求响应的市场化交易实践活动.首先,介绍了广东省需求响应市场化交易的启动条件、交易流程、测量方式和资金来源等要素;然后,提出了需求侧市场主体与发电机组同台竞价的市场出清模式与价格机制,重点分析了2次出清模式在需求响应参与现货市场中的作用;最后,通过市场算例验证了不同出清机制的优劣和对市场主体的影响.     

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。     

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。     

面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

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。     

基于区块链技术的分布式电力市场交易平台研究

随着电力体制改革的推进以及大规模可再生能源的接入,参与电力交易的市场主体数量日益增加,导致了传统的集中式交易平台难以处理急剧增加的交易数据、难以实现跨区域的信息共享和资源统一优化配置。为此,提出了基于区块链技术的分布式电力市场交易平台,利用区块链技术去中心化、开放性、匿名性及安全可靠性等优势,建立基于电力交易智能合约的分布式电力交易机制,采取分布式出清交易方式满足大规模电力交易需求,适应大规模可再生能源的迅速发展。     

特约主编寄语

推进以新能源为主导的新型电力系统建设是实现我国“碳中和、碳达峰”目标的关键环节。高渗透率的新能源被广泛接入电网发电侧,尽管为电网提供充裕的电能,却也大幅增加电力系统的平衡调节压力,导致仅依靠电源侧的调节能力难以保障新型电力系统的可靠供应和安全稳定。因此,在新型电力系统建设过程中,亟须挖掘电力需求侧柔性负荷所蕴含的巨大灵活调节潜力,将供需两侧的资源同步纳入电网规划与运行管理,从而充分保障新型电力系统的供电可靠和稳定运行。     

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。     

能量-备用多品种电力交易下空调负荷聚合商竞价策略

双侧电力市场的开放为公共楼宇暖通空调负荷作为需求侧资源参与电力市场提供了新的机遇。为了挖掘用电高峰时段空调负荷的调控潜力,根据暖通空调的运行原理,基于能量守恒定律、热力学原理、质量守恒原理等,建立了公共楼宇暖通空调的物理模型,提出了暖通空调的柔性控制策略。考虑空调用户在负荷聚合商的统一协调下参与能量和备用市场,构建了能量-备用多品种电力交易下负荷聚合商的双层竞价模型,其中上层为负荷聚合商竞价模型,下层为电力市场出清模型,并基于KKT条件及对偶理论将双层优化问题转化为带平衡约束的单层优化模型,实现模型的高效求解。算例分析结果验证了所提竞价模型的有效性。     

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。     

购售电一体化电费结算服务新模式和实施路径

<正>随着电力市场化改革深入推进,市场化交易的发电侧和售电侧交易主体、交易品种、参与规模快速扩大,电力现货市场按照每15分钟频次交易、节点法出清,附加有阻塞处理、偏差处理、价格上限等复杂规则将大幅增加结算复杂度和工作量,需要加快建设适应电力市场结算要求的购售电一体化电费结算服务新模式,满足各类市场主体交易结算要求。本文根据国家发改委、能源局及有关政府部门电力市场建设要求,研究市场化交易电费结算经验和现货市场试运行情况,结合公司实际,提出了购售电一体化电费结算服务新模式和实施路径,     

新能源为主体电力系统的需求侧资源利用关键技术及展望

能源转型背景下的电力清洁低碳化将推动传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统发展.新型电力系统中的电力供应保障和安全稳定运行能力将受到高比例新能源的极大挑战,传统电力系统运行模式下单靠电源侧资源已无法满足安全稳定且经济高效的电力供应要求,必须充分挖掘需求侧资源的潜力,由"源随荷动"向"源荷互动"转变.文中首先阐述了新型电力系统面临的电力安全可靠经济供应新形势,其次研究分析了国内外需求侧资源利用实践,在此基础上,提出了面向新型电力系统的需求侧资源利用关键技术,并从资源开发重点、运行管理、市场机制、政策措施、商业模式5个方面对中国新型电力系统需求侧资源利用进行了展望.     

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。     

基于标准能量块合约的电力中长期市场连续运营方案设计

随着我国电力市场改革的深入推进，中长期交易向更加精细化转变，因此需要建立更为高效的连续运营的中长期市场，以满足未来新型电力系统多能互补、多态融合、多元互动的特性。基于此，亟需研究并设计兼顾多元化和标准化的电力市场机制，实现化繁为简，便于各类市场主体积极参与电力市场交易。按照平稳起步、有序衔接、便于操作的思路，引入最小块的概念，提出了适应我国国情的能量块交易品种，并设计了各交易周期下的标准能量块合约，构建了基于标准能量块合约的电力中长期市场连续运营典型方案。案例分析结果表明，所提方案既适用于现货试点省份，也适用于非现货试点省份，能够规范合同履约、激发市场活力、提高市场效率，从而有效引领电力市场体系建设。     

关于新型电力系统部分特点的思考

新型电力系统建设是我国电力行业的重大转型,其需求来源于经济社会发展,其实现依赖于电力系统运行机理的改进。从近10年电力系统的发展历程和阶段性目标分析出发,基于“双碳”目标,对新型电力系统的电源构成、特点及运行模式进行逆向推理和分析,进而分析新运行模式下的部分关键技术需求。指出：为了实现“双碳”目标,电力系统电源构成必须进行巨大调整,特别是在2030年之后;在新型电力系统中,发电侧将以新能源为主体,用户侧将出现大量产销者并呈现大量分布自治的形态,能源互联网将成为新型电力系统的基础支撑,电网调度将主要基于市场化机制实现;新型电力系统的建设在电力电量平衡、系统安全、有源配用电网管控、新能源发电和并网、电力交易和调度等方面迫切需要相关创新技术的支撑。     

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。     

智能电网条件下能效电厂参与市场竞价的分析模型及效益测算

从电力需求侧管理角度考虑,能效电厂(efficiency power plant,EPP)类似于传统电厂,能够向电力系统供应等效电能.构建了智能电网条件下 EPP 参与市场竞价交易的分析模型及其综合效益测算指标.以 IEEE 30节点电力系统某24 h 交易周期为例,对 EPP 参与竞价交易前后的包括市场出清价、各机组发电量、网损、EPP 机组利润在内的市场交易结果及系统负荷特性进行了对比分析,并测算出了各EPP 的综合效益值.结果表明:EPP 参与市场竞价交易后,不仅有利于电力用户和供电企业,更有助于电力系统的经济、稳定运行,因而存在着很高的综合效益