考虑动态碳交易曲线的电–碳市场出清模型及节点边际电价构成机理分析

当前社会经济发展面临着能源短缺和化石燃料过度消耗的重大挑战，碳市场作为一种强制性市场手段可助力全社会减排行动。但因其与电力市场之间缺乏关联，故难以促进电碳耦合市场的有效协同。文章提出了一种考虑动态碳交易供需曲线的电碳耦合市场出清模型，并对节点边际电价构成机理进行了分析。首先，从电力交易中心把控碳市场流动商品及其价格的角度出发，考虑碳市场不同阶段对于排放总量限制的松紧程度，前瞻性地制定了基于供需关系原理的动态碳交易曲线，并建立了多能源发电商参与的考虑碳成本的电力市场出清模型；然后，基于此分析了节点边际电价构成机理，以定量体现碳配额约束对节点边际电价的影响。算例结果对节点边际电价组成和碳价的变化进行了分析，说明了引入动态碳交易供需曲线的必要性，同时分析了碳市场不同发展阶段、不同目标函数以及不同可再生能源出力特性对于出清结果的影响。     

电力现货市场前瞻优化的周期选择

前瞻优化对于适应可再生能源的发展需求,确保电力现货市场良好运作,发挥着重要作用.而合理的前瞻周期选择能够有效地提高电力系统全局优化的可靠性与经济性.因此,迫切需要对前瞻周期的选择问题进行研究.为此,文中首先通过建立电力现货市场前瞻优化模型,推导了优化模型下的节点边际电价公式,分析了跨时段约束对节点边际电价的影响.然后,构建了前瞻周期的偏差量模型,设计了电力现货市场前瞻周期的选择流程.最后,通过不同的算例,揭示了不同前瞻周期下跨时段约束对节点边际电价的影响,验证了流程所选最佳前瞻周期的有效性.     

一种基于独立电价变量的节点电价模型

提出了一种电力市场环境下节点电价的新模型.模型的特点在于:节点电价和阻塞乘子作为独立的变量嵌入模型中,使市场中调度目标与结算目标达到统一;在考虑机组最小出力限制的情况下,模型包含特殊的约束条件以正确确定系统的边际机组.以RTS-24系统为例,通过内点割平面算法求解所提出的模型,结果表明产生的节点电价能有效缓解网络阻塞,并提供正确的市场信号.     

节点电价与对偶乘子的内在关联分析与扩展

电价的科学性和合理性对电力市场的调节配置至关重要。作为常用的边际定价形式,节点电价表达为对偶乘子的线性函数。基于基本的定价原理,文中梳理了节点电价的物理内涵,说明了基于边际定价原理推导的节点电价与系统稀缺资源价格之间的内在联系,并论证了其合理性。基于此,提出了具有可扩展性的统一电价表达式,将电价扩展为对偶乘子和转移分布因子的一般函数形式。以线路越限造成价格尖峰为典型应用场景,建立了以电价为优化变量的定价模型,在IEEE30节点系统及波兰2383节点系统中验证了所提电价机制的实际应用价值。     

含电动汽车场景的节点边际电价研究

分析节点边际电价与电动汽车接入水平和电动汽车负荷波动之间的关系.建立了含电动汽车负荷场景的系统节点边际电价市场出清模型,电动汽车负荷采用结合ARIMA模型的场景生成技术和基于概率距离的场景简化技术进行仿真,以接入电动汽车负荷场景的RTS24节点系统为算例,求解电动汽车负荷接入后对边际电价的影响.电动汽车负荷接入后,随着电动汽车场景的变化,边际电价也呈现了相应一致的变化趋势;随着电动汽车负荷量的增加,边际电价的波动性增大.含电动汽车负荷场景的边际电价市场出清模型,为系统接入电动汽车负荷节点边际电价的分析提供了一种分析方法.     

考虑多市场主体参与的气电区域综合能源系统市场定价策略

随着多市场主体接入,如何管理系统中的分布式资源成为气电区域综合能源系统的核心问题。从激励价格角度出发,建立含商业楼宇和分布式电源2类市场主体的区域综合能源系统日前市场出清模型,综合考虑节点净有功负荷、净无功负荷和天然气负荷对系统运行的影响,通过引入多类灵敏度因子线性化潮流约束和稳态气流约束;进一步地,将出清的节点边际价格分为有功基础电价、无功基础电价、阻塞管理电价、电压支撑电价、网损边际电价、基础气价和气压支撑价格7类,通过不同价格信号引导促使市场主体调节自身运行方式支撑系统运行。基于改进的IEEE 33节点配电网和24节点气网构成的区域综合能源系统的仿真结果验证了所提出的基于节点边际价格分解的定价策略的有效性和合理性。     

多能源微网参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易策略

针对多能源微网（MEMGs）具有丰富可调节资源的特点,基于区域电-气综合能源系统中配-微网络间不同层级的能源交互特性,提出一种MEMGs参与多能源市场的交易框架和多主体主从博弈的交易模型。通过MEMGs策略性参与区域能源市场交易,降低各主体购能成本,实现多个能源市场下多主体互动交易。将配电系统运营商和配气系统运营商视为领导者、各个多能源微网运营商（MEMGO）视为跟随者,以配电网节点边际电价和配气网节点边际气价作为各MEMGO的能源结算价格,构建考虑MEMGs参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易模型;在证明该模型存在Stackelberg均衡解的基础上,通过交替方向乘子法求解所提模型以保证各主体的信息私密性;通过REGESE13-G7和REGESE123-G20测试系统验证了所提多主体交易策略的可行性和有效性。     

基于节点边际电价的电力市场分区策略研究

随着中国新一轮电力体制改革的加速推进,区域中长期交易市场逐渐成熟,现货市场成为深化电力改革推进的突破点。针对现货市场下的节点边际电价展开研究,基于各省电改政策分析了最优潮流下的节点边际电价计算方式,采用预测-校正原偶内点法进行优化,并通过Psat搭建仿真模型进行验证。基于阻塞对节点边际电价的区域影响特性,考虑空间分布、发电企业报价和节点边际电价,提出一种电力市场分区策略。经仿真验证,所提策略可以较好地应用于现货市场分区,能够明确反映电力市场价格信号,为发电企业和电力用户的投资提供方向,促进电力现货市场的有序发展。     

基于自回归条件异方差-反向传播网络模型的日前边际电价预测

针对日前电力市场提出了一种基于自回归条件异方差分析的改进神经网络模型。首先利用自回归条件异方差分析得到边际电价序列的条件方差,然后以条件方差作为电价波动风险指标,建立基于历史电价、历史负荷和历史电价条件方差等输入量的自回归条件异方差-反向传播网络模型,并利用该模型对美国PJM电力市场的日前边际电价进行了预测。结果表明,引入自回归条件异方差分析可以有效提高传统反向传播网络的预测精度。     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

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。     

节点边际电价与阻塞费用影子价格线性化模型研究

首先介绍了节点边际价格的经济含义,然后在简化直流电力系统的前提下,根据其经济含义推导了节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性化关系。当无阻塞时,系统只有一台边际机组。当系统发生阻塞时,边际机组的个数等于阻塞线路个数加一。根据这一规律,我们建立以边际机组变化量为变量的一元方程。结合节点边际电价的经济含义,推得节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性关系。根据两者的关系建立了在POOL模式下和POOL加双边交易模式下计算节点边际电价与阻塞费用影子价格的线性数学模型。根据P JM提供的5节点测试系统验证该线性模型的有效性。最后依照边际价格的结算体系下市场参与者进行结算,分析了在节点边际电价结算体系下,阻塞对市场参与各方的影响。     

统一结算点电价机制下金融输电权的交易模拟与结算风险评估

基于节点边际电价构建的电力市场体系通常开设金融输电权(FTR)市场,为市场成员提供规避空间价格风险的金融工具。市场建设初期,广东电力现货市场用户侧在统一结算点电价机制下进行结算,和传统节点边际电价机制下的FTR市场相比,可能导致结算环节存在资金不平衡的风险。为此,文中首先对比分析了传统节点边际电价和统一结算点电价这2种机制下FTR结算的异同,构建了FTR结算的数学模型。然后,理论推导了2种电价机制下FTR收益的差异,提出了FTR的交易模拟与同时可行性检验方法。基于IEEE 30节点系统开展FTR交易模拟,分析了2种电价机制下FTR收益差形成的原因,并对FTR市场交易收支不平衡风险进行了评估分析。最后,为统一结算点电价机制下开展FTR市场建设提出了相关建议。     

考虑网损与负荷偏差的节点边际电价模型与求解

文中分析了中国在市场出清和节点边际电价计算时,存在发用电负荷偏差和系统网损难以精确计算的问题。首先,提出2种节点边际电价计算模型,利用网损分布因子分摊系统网损与负荷偏差分配因子分配负荷偏差相结合的方法,实现系统网损与负荷偏差的精确计算。然后,基于迭代的节点边际电价模型,以母线负荷为初始点编制发电计划,每次求解后将总发电量与系统负荷的偏差分摊至节点,修正其负荷,通过多次迭代求解节点边际电价。两步法节点边际电价模型,以系统负荷为依据,建立考虑系统网损与负荷偏差的耦合模型。第1步计算负荷偏差,第2步固定偏差计算节点边际电价。最后,通过比较所提方法与网损直接分摊方法的节点边际电价,以及分析不同负荷偏差水平、不同负荷偏差分配因子对节点边际电价的影响,验证了所提模型的有效性。     

节点边际电价分析与可视化

美国PJM等电力市场均采用节点电价的计算方法.着重分析节点边际电价的实质,从电力市场节点边际电价的定义出发,对不同情况下系统各节点边际电价进行分析,得出节点电价与机组MW出力及报价的线性关系.其次,引入可视化技术,将机组报价、节点实时电价直观、快速地显示于读者面前.对电价实质的分析以及可视化技术可以帮助系统调度员或对电力市场感兴趣的人们可以很快地判断出不同情况下电价的变化情况,并加深他们对电力市场中电价理解.随后利用Power World电力系统分析软件,以一个7节点的示例验算,证明对LMP解析的方法的有效性和准确性.     

计及可控负荷决策机制的输电网阻塞优化调控方法

可控负荷是近年来电力市场中输电网阻塞管理的重要手段。可控负荷服务商将根据市场价格决定其容量和价格申报值,而同时可控负荷的申报结果也将影响节点边际出清电价,从而导致出清电价呈现"动态过程"。为此,首先介绍节点边际电价模式,分析可控负荷服务商在节点边际电价模式下的决策机制,构建可控负荷参与输电网阻塞管理的决策模型。在此基础上,考虑可控负荷决策机制对节点边际电价的影响,提出了基于两层规划的动态输电网阻塞优化调控模型及求解算法。最后,基于IEEE-30节点系统的算例表明该方法能够保证可控负荷服务商收益,有利于激发其参与积极性。     

含双边储备市场及绿证交易的现货市场分析

构建适宜于清洁能源消纳的现货市场是当前我国电力市场的建设重点,提出一种含双边储备市场及绿证交易的现货市场交易机制。首先,引入促进风电并网交易的绿色证书交易机制。结合当前国内清洁能源市场形势,提出绿证强制交易配额制度,确定绿色证书交易数额及定价模型。其次,为减少风电因投标偏差产生的高额考核费用,引入风电商参与购售电交易的双边储备市场。在该市场机制下,火电商作为交易电量的提供者与风电商进行购售博弈。采用古诺模型和鲁宾斯坦模型相结合后的变形模型,对双边储备市场的交易电量和交易电价进行求解。然后,通过蒙特卡洛模拟和场景缩减技术模拟风电的实际出力,代入函数模型对发电商的利润进行求解。仿真结果表明,同时参与日前市场与双边储备市场进行交易的风电商可以合理规避偏差惩罚,同时各个发电商的购售利润均有提升,验证了所提模型的合理性和有效性。     

加权求和法解析节点边际电价

从电力市场节点边际电价的定义出发,提出功率传输分配因子,利用加权求和法解析在不同情况下的系统各节点边际电价（loational marginal price,LMP）,并利用电力系统分析软件PowerWorld,以一个7节点的示例验算,证明该解析方法的有效性,进而阐明节点边际电价在电力市场中的意义。     

面向主辅能量市场出清的输电网双层扩展规划

电力市场开放下源荷频繁互动给高比例可再生能源并网的电力系统规划带来一系列挑战。提出了一种面向电力主辅市场出清的价格驱动下的输电系统双层规划模型。上层模型主要考虑系统运营商的投资成本及系统运行效用成本。下层模型则主辅电力市场出清模型,在考虑系统运行宽裕度的前提下以边际节点电价与备用价格引导上层输电网扩展规划。通过将下层市场出清模型基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件作为约束代入上层优化模型,构成混合整数非线性规划问题,进一步用近似线性化以及互补松弛等方式将非线性优化问题线性化。最后,以Garver-6节点系统及中国西南某500 kV输电网络为例进行验证。仿真结果表明所提输电网扩展规划方案有利于激励用户参与新能源市场化消纳,降低尖峰负荷场景下线路阻塞,保障电力市场交易的公平性。     

基于节点边际电价的市场过渡期日前出清策略

现阶段我国电力现货市场正处于计划体制与市场体制并存的市场过渡期,2019年全国销售电量市场化率突破40%,但仍有60%的计划发电量需要编排。针对市场过渡阶段日前出清策略进行了研究,基于节点边际电价建立了考虑计划电量约束下的市场出清模型。首先基于直流潮流建立了考虑阻塞管理下的经济调度模型;然后进一步利用功率传输分布因子分摊网损,并通过求解对偶问题得到了节点边际电价;最后分析了不同市场化率的市场出清结果,并比较了社会用电总成本。基于PJM-5节点输电网络进行了仿真,仿真结果表明所提的市场出清模型能避免线路阻塞、平摊网损和实现社会用电总成本最低。