考虑省间交易模式的新能源基地源-储协同外送优化及综合效益分配策略

在沙漠、戈壁、荒滩等区域建设大型新能源基地是实现“双碳”目标的重要举措。为了探究“双碳”目标下新能源基地如何实现经济、稳定的电力外送,采用日前-日内两阶段多时间尺度优化构建煤电、抽蓄、电化学储能协同新能源机组外送的调度方案,并基于省间交易机制对比不同交易模式的收益情况。同时,为了探究更具实操性的效益分配方案,基于外送调度计划对协同外送中各主体的成本及贡献进行分析,提出不同收益-成本比下的效益分配方案。研究结果显示,外送收益在省间常规电力交易和省间绿电交易两种模式下的收益大小受绿电价格、绿证价格和绿证出售概率影响,煤电、抽蓄和电化学储能机组对于新能源基地外送收益贡献率大于30%,且在省间常规电力交易模式下贡献率大于省间绿电交易模式下的贡献率。研究对新能源基地源-储协同外送调度优化、参与省间交易决策及收益分配有参考作用。

两级电力市场环境下计及风险的省间交易商最优购电模型

为进一步推动电力市场建设,促进电力资源大范围优化配置,我国正逐步建成包含省间与省内电力交易的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,省级电力公司作为省间交易商代理省内用户参与省间电力交易。同时,省级电力交易中心组织省内电力交易满足省内用户的电力需求。为充分利用省内外的电力资源,省间交易商应综合决策其所在省在省间电力交易的购电需求。为此,提出了一种双层非线性优化模型,将省内电力市场和省间电力交易的出清分别作为模型的上下层问题。同时,考虑到新能源与负荷的不确定性带来的市场风险,运用CVaR(conditionalvalue-at-risk)方法,将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题。再利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和对偶理论,将上述非线性双层问题转化为线性单层问题。最后,为验证该模型的有效性,引入我国某省省间交易商作为案例进行仿真分析。

交直流混联电网下基于ATC的省间交易优化出清建模

目前,调度分离式下的省间中长期电力市场与电网运行尚未有效衔接,对电网运行造成了一定影响,在一定程度上抑制了大范围资源优化配置的市场扩大。其次,省间电网越来越复杂,基于全拓扑网络模型的中长期优化交易计算效率不高,故需针对中长期市场的网络模型进行简化。文章通过提取交直流混合电网简化模型关键线路,考虑"发电/负荷节点直接参与省间交易"和"省级电网代理发电/负荷节点参与省间交易"两种交易模式,建立省间输电网络简化模型,并在此基础上建立省间可用输电能力(available transmission capacity,ATC)优化交易模型,最后,以全国实际电网为例仿真验证了模型及其求解方法的有效性和可行性,可为实现全国统一电力市场的建设与完善、能源资源大范围优化配置等目标提供有利技术保障。

考虑省间交易与源荷互动协调的新能源消纳机制

为解决因新能源迅速发展和电网调峰能力不足所引发的新能源消纳问题,提出了一种考虑月度省间交易与源荷互动协调的新能源消纳优化模型。首先,从交易上报、出清、结算分摊3个角度,设计了用户参与新能源消纳的省间交易机制。其次,综合考虑电价因素与社会因素对用户需求响应能力的影响,提出一种考虑社会环境因素的用户需求响应模型。然后,精细化考虑电力用户的需求响应参与度、需求响应能力以及机组的出力限制等因素,提出一种促进新能源消纳的中长期源荷协同的双层优化模型。以某省电网为例进行分析,结果表明该模型可以有效提升新能源的消纳,实现电网公司、新能源厂商、用户的共同盈利。

省间交易合约转让(置换)交易机制探究

合约转让与置换交易作为是一种电力金融交易模式,可以为市场主体提供更灵活的交易模式,有效应对电力供需波动带来的市场风险,对中长期物理交易合约形成有益的补充。本文在对西电东送电源结构特点和框架协议执行情况总结的基础上,对西电东送合约转让与置换交易的必要性和可行性进行了论证,提出了基于不同电力供需形势的三种交易模型,进行了算例验证,并对具体交易组织和实施方案提出了设想,对开展相关工作具有一定指导意义。

统一电力市场背景下省间现货交易碳足迹追踪方法

统一电力市场运行过程中跨省碳排放记录和追踪存在困难,碳排放量难以从发电省份有效传导到消费省份,省间“碳不公平”问题急需解决。为此,基于区块链设计省间电力市场碳足迹追踪平台,依据“谁受益,谁承担成本”原则设计碳排放分配模型,以公平分配省间电力交易导致的碳排放量,同时基于区块链平台设计涵盖碳生产、碳转移、碳分配、碳考核的智能合约,通过智能合约数据不可篡改的特征,确保碳排放足迹的可信、可追踪。算例结果表明,所提方法可以形成无法篡改的碳足迹,保证各省市场主体对跨省碳转移的共识互信。

省间电力现货交易优化设计与定价机制

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下,受新能源地理分布与随机性影响,以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前,中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段,需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于上述背景,设计了一种不依赖于跨区域投标者的省间电力现货交易方法。首先,提出了基于报价区的市场出清模型,采用分区边际定价的方法计算每个报价区的结算价格;然后,基于等效双边配对方法,按潮流贡献计算得到各区域间交易所需承担的输电费用;最后,采用算例验证了所提方法的有效性。与已有方法相比,所提方法在不依赖于跨区域投标者的前提下完成了跨区跨省电力交易,充分利用了输电线路容量,且市场出清过程中保护了各区域内部网架信息隐私。

省间中长期市场连续运营下考虑耦合安全约束的电力交易联合优化出清模型

为提高省间中长期电力市场连续运营效率,设计了考虑耦合安全约束的省间中长期交易联合出清模型。在交易准备环节、预出清环节、联合出清环节递进考虑了各类安全约束,包括发电机组能力约束、输电通道能力约束、省级送出受入节点能力约束和电力电量平衡约束。在出清成交结果阶段,以调减电量最小为目标,将同一批次进入安全校核且存在时空交集的多笔交易联合出清,高效地处理了各类安全约束特别是耦合性安全约束对交易结果产生的影响,提高了交易结果的可执行性,通过算例验证了联合优化出清方式的有效性。算例结果表明,联合出清方式能够在满足各类安全约束的条件下高效出清形成成交结果,有利于购售方市场主体共同承担安全约束影响,保障发电输电能力充分利用和市场主体利益。

省间电力现货交易运营技术

为支撑省间电力现货交易高效稳定运行,迫切需要研发适应省间电力现货交易特点的运营技术,实现各类市场协同高效运作。首先,介绍了省间电力现货交易的背景和交易机制,分析了市场运营面临的技术挑战,构建了省间电力现货交易运营功能框架,设计了基于广域分布式并行技术的数据流。在此基础上,提出了广域协同交互技术、支撑全域双向交易的省间电力现货交易出清技术、基于模型重构的多阶段安全校核技术,以及基于模块柔性联动的全过程辅助决策分析技术等多项运营技术。最后,介绍了所述运营技术的工程应用情况,并结合未来电力现货市场演进方向,展望了需要进一步突破的运营技术。

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。

中国特色、全国统一的电力市场关键问题研究(3):省间省内电力市场协调运行的交易出清模型

目前省间、省内市场间缺乏顺畅、紧密的衔接机制,交易出清过程相互较为独立,难以最大限度发挥市场资源优化配置作用;其次,省间和省内市场化交易规模的大小往往会受到电网输电能力的影响,电网安全运行成为电力市场有效运营的关键因素。文章在全国统一电力市场体系顶层设计框架下,充分考虑市场经济性和电网安全性,建立了省间省内市场协调运行的耦合出清模型;并着眼于构建统一融合的全国市场,提出了分阶段市场可实现的优化出清模式。最后,以全国实际电网为例,仿真验证了模型和求解的有效性和可行性,可为实现全国统一电力市场的建设与完善以及能源电力行业资源广域优化配置等目标提供技术保障。

计及期权合约和交易路径的省间优化出清模型与算法研究

针对省间电力交易计算的日趋复杂且效率缓慢等问题,结合省间主要输电线路特点,提出了基于图论法的交易路径优化方法;将期权模式引入合约市场交易中有效规避电价波动风险,提高参与者应对市场变化的能力。为了降低省间交易的计算难度、提高社会效益,以社会福利最大化为目标,构建了计及期权合约和交易路径的省间优化出清模型与算法。通过算例,验证了所提优化出清模型及期权合约的有效性和适用性。

考虑电网运行风险的省间转供电力交易补偿模型

积极推进省间转供电力交易业务,有助于促进清洁能源在更大范围内消纳,实现电力资源的优化配置。为量化省间转供电力交易业务中发电企业、电网企业应获得的补偿费用,提出了一种考虑电网运行风险的转供电力交易补偿模型;分析了为转供电力业务顺利开展提供各项辅助业务的相关方贡献程度,并按照"谁资产,补偿谁"的原则,将补偿费用公平合理地分摊至发电企业和电网企业;分别基于IEEE 30节点、IEEE 57节点系统构建了转供电力业务开展的模拟模型,计算了不同转供电力水平下系统运行成本,得出了发电企业和电网企业应获得的补偿费用。算例结果证明,所提模型有助于保障转供省作为电力转供业务参与方的利益,并可为转供省的运行风险控制提供有效指导。

省间电力现货市场试运行分析及思考

省间电力现货市场已连续不间断结算试运行超2年,在落实省间中长期交易的基础上,实现了市场化电力余缺互济和资源大范围优化配置。实践表明,省间现货市场在提升全网保供能力、促进清洁能源消纳等方面发挥了重要作用。文中首先介绍了2022年以来省间电力现货市场试运行情况以及运行成效;其次,从市场框架、出清机制、申报机制等方面对省间现货交易机制进行了分析。最后,结合省间现货市场建设的现状,对未来发展方向进行了展望。

碳中和背景下跨省电力交易空间结构及影响因素研究

在“碳中和”背景下,为进一步完善省间电力交易机制,优化资源配置,促进电力电量平衡,构建了跨省电力交易空间结构模型。运用复杂网络分析了2016—2019年省间电力交易网络结构和演化特征,并通过二次指派程序(QAP)分析方法对其影响因素进行探讨。结果表明:省间电力交易具有一定区域特征,西北部地区在网络中的影响力逐渐增大;省间电力交易网络的主要影响因素是特高压输电建设情况和供需差的变化。因此,为适应高比例可再生能源并网,应加快特高压电网建设,建立跨区域交易中心,构建适应新型电力系统的省间电力交易机制。

基于路径组合计及ATC的省间中长期交易优化出清和系统研发

为提升省间电力市场资源优化配置能力,首先提出了交直流混联网络化简方法和交易路径搜索算法,为省间市场物理运行与经济运营耦合出清提供了基础数据,然后提出了基于路径组合的计及通道可用输电容量(available transmission capability,ATC)的省间中长期交易优化出清算法,并探索了不同定价方法。最后,基于实际电网数据,比对分析了以社会福利最大化为目标的优化出清和传统高低匹配两种出清方式,并验证了基于交易路径的边际定价方法。算例结果表明,相比于传统高低匹配方法,以社会福利最大为目标的优化出清方式能够更充分地挖掘通道的输送能力,有利于促进新能源的消纳;采用基于交易路径的边际定价方法能够满足省间中长期交易多通道集中出清定价的需求,保证市场主体之间的相对公平性。

考虑省间现货交易路径的ATC计算方法研究

随着电力市场和特高压的快速发展,电网可用空间及市场开展的边界难以通过人工经验判断,有必要研究省间现货交易的可用输电容量计算方法。针对该问题,结合电力现货市场特点、跨区域输电定价机制和电气距离,构建了考虑电气特性的省间交易网络模型,提出了基于遗传算法的省间交易路径寻优优化方法;与传统高低匹配出清方式下形成的交易路径进行对比,分析验证其可行性,寻得最优交易路径;将可用输电能力(available transfer capability, ATC)计算方法与交易路径相结合,以最优交易路径上的成交电量进行最优潮流计算,得到省间现货市场下基于交易路径的可用输电容量。

基于虚拟交易商的省间电力现货交易机制研究

省间现货交易是促进清洁能源大范围优化配置的关键机制,当前的省间现货交易机制还存在种种亟待改进的问题。首先从省间现货市场进程、部分省份参与省间现货市场情况、市场框架、交易流程、衔接机制等方面介绍我国省间现货市场的建设运行现状,分析当前我国省间现货市场机制仍存在的问题,包括外电不入市产生的不平衡资金、资源配置有待优化等。为解决这些问题,提出基于虚拟交易商模式的省间现货市场机制,分析市场交易机制、出清机制、交易流程、虚拟交易商的结算机制等。接着从可行性、效益性、公平性等方面分析所提机制的适用性。最后分析将虚拟交易商引入市场还需要考虑的关键问题。研究结果表明,基于虚拟交易商的省间电力现货交易机制可完全解决当前“外电不入市”带来的不平衡资金问题,在该机制下,省内市场主体将不再需要承担电网不经济购电的责任。

考虑碳-绿色证书交易机制的新能源跨省交易模型

针对我国可再生能源就地消纳困难问题,提出需求响应下考虑碳-绿色证书交易机制的新能源跨省出清模型。首先,论述了省内-省间双层电力市场运作框架;然后,构建以省内运行成本最小与省间新能源出清价格最低为目标函数的两层电力市场优化模型,通过拉格朗日对偶原理以及KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将下层模型转化为等价的上层问题约束条件,采用大M法(big M method)化非线性问题为线性问题;最后,以我国某地区电力市场为实际算例对模型进行分析。结果表明,所提模型能明显改善负荷峰谷差,有效提高系统运行环保性及经济性。

基于神经网络的省间电力现货交易辅助决策系统设计与实现

2021年11月,国家电网有限公司发布《省间电力现货交易规则(试行)》,相较于跨区域省间富余可再生能源电力现货交易,省间现货交易的交易范围与卖方主体均有扩大,同时交易频次增加,采取双向报价、集中撮合、边际出清的竞价出清方式,交易机制更为完善,交易形势更加复杂。新能源发电企业风电装机容量大、场站数量多,在进行省间现货交易决策时面临缺少申报依据、交易频次高等决策困难。针对以上问题,研发一套省间电力现货交易辅助决策系统。该系统基于Java和Python编程语言,采用高效、可靠、灵活的系统架构,结合历史发电数据、历史风速数据、电网运行信息、交易出清结果、进行现货交易后评估误差分析,进一步结合东北三省风速、用电负荷等数据,采用深度学习算法,实现精准交易决策、智能交易决策。