基于智能体建模的新型电力系统下火电企业市场交易策略

高比例新能源渗透情景下火电企业竞价策略研究对保障火电企业运营和推进新型电力系统建设具有重要意义。基于智能体建模框架,建立电力现货市场仿真模型和机组自学习决策模型。其中,环境模块建立了考虑源荷双侧不确定性的风光火储多方参与的电力现货市场出清模型;智能体模块将火电机组投标决策过程刻画为部分观测马尔科夫决策过程,采用深度确定性策略梯度算法求解。以HRP-38节点系统为例进行仿真分析,明晰高比例新能源下火电企业市场交易策略。结果表明:在不考虑火电机组提供辅助服务的前提下,随着新能源渗透率的提高,仍有部分位置独特且具有成本优势的火电机组拥有竞争力;预测误差增大将使大容量火电机组投标策略趋于保守,而小容量机组投标策略相反;火电机组在各类场景下均具有隐性共谋倾向,即彼此隐藏信息时仍同时提高报价。

考虑新能源发电出力特征的电煤储备决策模型

随着新能源占比不断升高,电力保供安全受到新能源发电出力不确定性的影响,强化电煤储备能力成为确保新型电力系统安全稳定运行的关键任务。基于k-均值聚类原理对多时间尺度的新能源发电出力数据进行特征提取,以解决新能源发电出力的计量与电煤储备决策时间尺度不匹配的难题。在此基础上,兼顾经济性和安全性要求,设计综合响应日常电力生产需求和应对极端天气影响的电煤二元储备结构,将所提取的新能源发电出力特征纳入考虑,构建电煤储备动态规划模型并给出相应的求解思路。最后,以我国N省实际数据为例开展算例分析,结果显示电煤储备中心这种二元储备结构能够以较低的代价实现大多数应急情景下的供电安全,为应对极端天气等异常事件所额外支付的储备成本仅占未发生中断的总成本的3%。研究结果能够为煤炭储备中心的运营提供管理启示与决策参考。

基于改进三阶段松弛测量-数据包络模型的火电上市公司碳排放效率评估研究

【目的】计算火电上市公司的碳排放效率,对比分析效率排名居后的原因及排名前列的驱动因素,根据差异性条件对火电公司进行分组,探讨造成效率差异的影响因素。【方法】基于非期望产出的改进三阶段松弛值测量(slackbasedmeasure, SBM)-数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型评估中国火电上市公司2016—2022年全要素碳排放效率。【结果】火电上市公司的碳排放效率逐年递增,并在剔除外部环境影响后整体下降。增加政府环保补贴可能会引发火电公司资本、人员和煤炭过度投入;增加地区研发投入对公司资产、人员和煤耗量具有积极作用;区域经济水平的提高会促进企业资产优化配置和人员有效管理,但会导致发电煤耗量的浪费。【结论】中央实控、低煤耗率和有碳排放交易的火电上市公司技术差距率更高,整体碳排放效率水平更优。

基于多源异构数据融合的短期电力负荷预测

为解决多源异构数据集成的难题,设计包含数据集成、数据空间、数据演化、数据输出四个组件的短期电力负荷预测数据空间框架。为了建立多源异构数据与短期电力负荷的复杂变化因果关系,提出一种基于Gabor-LSTM-XGboost两阶段预测模型。第一阶段,构建基于Gabor云图特征提取及编码模型,将非结构化云图进行幅值特征级增强并进行编码融合。第二阶段,建立LSTM-XGBoost预测模型,将综合气象数据、历史负荷数据、日类型数据进行拼接后形成的长序列作为预测模型的输入,引入XGBoost增加正则化,进一步提高模型的鲁棒性。算例结果表明,所提出的模型能够较好地挖掘云图气象数据,有效提升短期电力负荷预测精度,特别是突变天气下的负荷预测精度。

基于资源-需求匹配的分布式可再生能源发电项目选址研究

分布式电源在我国电源结构中占比持续扩大,因此考虑资源需求匹配开展分布式电源科学高效选址尤为重要。文章构建了以资源供给和能源需求为核心的涵盖多个因素的广义选址匹配指标体系,基于逆前景理论和可变精度粗糙数改进主观权重,提出了资源需求夹角余弦选址匹配决策模型,为分布式可再生能源发电项目选址建设提供决策依据。将所建模型应用于北京分布式光伏发电项目选址分析,研究表明,北京发展分布式光伏发电项目依托资源呈现出由朝阳、昌平、延庆、通州一线向两侧减小,东北高-西南低的特征;需求则呈中部向外围降低,东南高-东北低的特征;延庆区匹配程度最高,石景山区匹配度最低;匹配度Local Moran’s指数呈现延庆、怀柔、顺义HH聚类,丰台LL聚类的特征。北京分布式可再生能源发电项目开发应主要集中在北部区域。

新配额制下电力-绿证-超额消纳量多尺度市场交易仿真

为了明确新配额制(renewable portfolio standards,RPS)下电力–绿证–超额消纳量多尺度市场耦合互动关系,引入系统动力学,构建互动交易模型并进行仿真。以市场交易标的物流转为线索,设计多市场耦合交易体系,基于系统动力学方法构建耦合交易复杂因果关系,并分析新RPS对市场主体收益或成本影响。仿真结果表明:新RPS下,电力价格逐渐下降趋势,消纳量证书交易压低绿证交易价格,二者交易价格最终会趋于相等。RPS会使可再生能源发电商电力市场收益、用户用电成本波动下降,RPS比例提高,二者下降速度减缓。

基于数据驱动的电力系统灾变演化及防控研究与展望

随着电力信息物理融合的深入,电力系统呈现出结构复杂化、外部致灾因子易发等发展趋势。在对电力系统灾变研究现状分析的基础上,针对电力系统灾变演化及防控问题,提出电力系统"孕灾-传灾-报灾-防灾"灾变过程理论。首先,基于大数据驱动分析致灾因子与电力系统孕灾机理及其耦合关系;其次,研究致灾因子的孕育、演化、临界态、涌现与传递机理;再次,基于对外部致灾因子的物联网实时监测技术研究致灾因子及灾变的评估和预警机制;然后,基于态势感知技术分析灾变的主动防控策略,从灾变防控手段库构建、灾变发展趋势感知预测、防控手段智能决策以及灵敏度评估等方面进行分析。最后,提出应用于电力系统灾变防控的大数据分析流程框架。

低碳目标下燃煤机组主辅市场联合优化研究

现有技术条件下,存量燃煤机组的合理运行不仅是新型电力系统的安全保障,也可为高比例可再生能源接入电力系统提供足够的系统灵活性。从系统角度出发,以整体经济性最优为目标,构建燃煤机组参与电能市场和调峰辅助服务市场的两阶段优化模型。考虑不同燃煤机组的技术特性,设计了多种方案对不同深度调峰方案下系统的经济效益与环境效益进行了比较分析。算例结果表明:燃煤机组深度调峰能够促进可再生能源消纳并减少发电侧的碳排放,但不同调峰深度下燃煤机组总收益差异显著,部分机组适合深度调峰且存在最优调峰区间。基于此,电力市场的机制设计应该考虑机组的技术特性,有利于优化燃煤机组运行效率并支撑高比例可再生能源电力接入电力系统。

基于碳减排的燃煤机组协同运营优化研究

为探究现有燃煤机组如何更有效地参与系统调节,促进大规模可再生能源的渗透,实现电力系统清洁转型,文中从燃煤机组系统角度出发,分别以低碳和经济为目标构建机组协同运营优化模型,在保障可再生能源消纳的前提下,探讨不同技术特性燃煤机组的协同效应。算例结果表明:基于低碳目标的机组协同运营有利于发挥高性能机组的优势,小容量、低参数机组发电量少且主要提供辅助服务,可有效降低燃煤机组碳排放总量,同时提高可再生能源的消纳率,但其整体经济性会受到一些影响。随着可再生能源渗透率的增加,这种协同减排效应会明显增强。未来电力系统低碳转型制度设计应该有利于发挥不同技术机组之间的协同效果。

基于DCC-GARCH-ΔCoVaR模型的碳市场和煤炭市场风险溢出效应研究

基于武汉、广东、深圳碳市场和煤炭市场的收益率数据,运用DCC-GARCH模型刻画碳市场和煤炭市场收益率的非线性相关性,进而基于上述模型得到的参数,运用ΔCoVaR模型测算出碳市场和煤炭市场间的风险溢出效应。结果表明:在碳市场建设初期,碳市场和煤炭市场的风险溢出效应主要表现为煤炭市场对碳市场的单向风险溢出效应。随着市场的不断完善,煤炭市场与碳市场之间会产生双向的风险溢出效应;煤炭市场对武汉碳市场表现为正向的风险溢出效应,对广东和深圳碳市场表现为负向的风险溢出效应。

大型网上超市多品订单多仓协同分拣优化研究

大型网上超市多品订单的分拣作业是其订单履行过程中的关键环节,其效果直接影响整个订单履行的效率与质量。本文针对“一地多仓”下大型网上超市多品订单多仓分拣问题,引入协同生产思想,提出了大型网上超市的多仓协同分拣策略。以最小化订单在目标分拨中心完成合并的总等待时间为目标,构建了多品订单多仓协同分拣优化模型,设计了分段遗传算法对模型进行求解,并通过数值实验验证了算法的有效性。结果表明:相较于传统的先到先服务分拣策略,本文提出的多仓协同分拣策略能够提高多品订单分拣与合并的效率,在处理订单多仓协同分拣问题上具有优越性,可为大型网上超市订单分拣及拆分订单合并履行提供理论指导。

可再生能源发电对实时电价的影响分析——德国电力现货市场的数据实证

电力现货市场实时交易可充分发挥市场调节作用,促进可再生能源消纳。基于数据实证分析可再生能源发电对实时电价的影响,对理解现货市场运行规律、开展市场成熟度评价等具有重要参考价值。选取德国电力现货市场开展数据实证,收集发电量、负荷量、预测误差、价格等多因素数据,基于时间序列特征表示方法,研究可再生能源发电对实时电价的影响。首先,使用特征表示方法将时间序列时域模型转化为特征向量。然后,采用贪婪向前特征选择算法提取关键特征,最大化因素间差异。接着,分别基于全部特征和关键特征讨论了多因素间的相关性,并构建了影响机理网络图。实证结果表明德国电力现货市场实时电价主要受到风力发电量预测误差影响,因素间相关性主要来自时间序列的傅里叶变换、小波变换、离散符号化等特征。最后,通过中德电力现货市场的定量对比,指出中国广东电力市场实时电价更易受新能源发电量而非预测误差的影响。

能源低碳转型的顶层制度设计:可再生能源配额制

将于2018年正式实施的可再生能源配额制（简称配额制）,有效契合了我国能源低碳转型顶层制度设计的战略需求。在总结分析配额制国际实践的基础上,采用微观经济学和制度经济学的相关理论,为配额制提供了一个科学的经济学解释。一方面,从政府和配额供需角度,解构了绿色证书市场的价格形成机制;另一方面,从制度的构建性和发电厂商行为策略的演化角度,论证了配额制的合理性和有效性,并揭示了配额制成功施行的关键。最后,针对我国配额制建设问题,从制度顶层设计、部门协同、配额目标设定和实施计划制定4个层面,并结合我国具体国情,给出了对策和建议。所研究的内容和成果对我国实现能源低碳转型的配额制建设极具实践和指导意义。

基于环境效应视角的电力系统节能减排研究及展望

电力系统发展面临巨大的环境瓶颈,而解决这一问题的关键是节能减排。基于环境效应的视角,首先总结了电网不同发展阶段节能减排的研究成果。在传统电网阶段,多数研究集中于发电侧污染物的环境成本;发展到智能电网阶段,研究具体到节能减排量化分析、经济性分析和综合评价多个方面,成果众多亦有不足之处。在总结现有成果的基础之上,展望了未来基于环境效应视角的电力系统节能减排研究,探讨了未来智能电网、综合能源系统和能源互联网相关研究重点内容。

多元主体驱动的新型电力系统市场化运行仿真关键技术

在“双碳”目标下,市场化是实现新型电力系统可持续发展的有效途径,建模仿真因其可分析动态过程且易于反复实验的优点,成为该领域的重要研究方法。目前电力市场仿真缺乏全场景全过程的研究,且难以满足多元市场主体的建模仿真需求。基于此,文章进行了多元主体参与电力市场的行为模型构建,提出了仿真系统开发的基本框架和关键技术并进行了应用。首先,对新型电力系统主要构成要素进行了定义,构建了智能主体层次行为模型,并结合强化学习原理对其决策过程进行了细化;其次,提出了模型构建、市场化运行仿真、数据库和仿真分析等关键技术,并进行仿真系统的开发和应用,完整模拟了多元主体驱动电力系统演化的过程;最后,对仿真技术的后续发展方向进行了展望。

农业综合能源系统多场景置信间隙决策低碳调度

针对现代农业园区风-光-垃圾-沼-储联合调度的碳排放问题,构建了基于多场景置信间隙决策理论的现代农业综合能源系统低碳调度优化模型。首先,使用改进的Shapley值法,对碳排放额度进行分摊,得到考虑风险因素的各主体阶梯碳交易价格模型。其次,在各主体阶梯碳交易价格模型基础上,考虑到源荷不确定性,基于多场景置信间隙决策理论构建了现代农业园区运行成本最小和二氧化碳排放量最低的多目标优化调度模型。最后,以我国东北地区某一农业园区数据为例,对所建模型进行验证。算例结果表明,改进的Shapley值使阶梯碳交易价格更贴合实际,同时,园区运行成本降低37.25%,碳排放量减少59.84%,最终实现了多能协调优化,提高了园区低碳环保性以及抵抗风险的能力。

产业转移视角下中国能源强度的空间分布特征和收敛性研究

伴随中国经济转型与结构调整进程,产业转移趋势愈加明显,其中,东部地区的建筑业、工业与交通运输、仓储和邮政业持续转出并由中西部地区承接,由此引致能源强度在空间分布和收敛性方面呈现出新的特征。本文选取2004~2017年间中国30个省(区、市)的相关数据建立空间杜宾面板模型,实证研究了产业转移对中国能源强度的影响。结果表明:能源强度存在显著的空间正相关性,且在空间分布上呈现出东南低,西北高的集聚特征;能源强度存在条件β收敛,人均GDP的增长以及产业转移的推进促进了能源强度的收敛,即省域间的差异会逐渐缩小。

能源互联网背景下中国光储价值链效益协同模型研究

基于能源互联网背景建立光伏发电商与储能商组成的光储价值链,并以其为研究对象进行效益协同模型研究。首先根据改进的逐对比较法确定节点努力因素,其次分别构建分散价值链Stackelberg博弈模型、集成价值链模型,再次引入收益分享与努力成本共担联合契约及回购与努力成本共担联合契,最后通过数值分析进一步验证上述模型的有效性。结果表明,集成价值链模型表现优于分散价值链模型,而在分散价值链中引入两种契约后能在保证节点利益的基础上实现价值链整体利益最大化,有利于光储价值链的效益协同。

能源区块链环境下基于BAS-PSO的风储联合系统经济效应价值分析模型研究

基于能源区块链环境建立风储联合系统,并以其为研究对象进行风储联合系统的经济效应价值分析模型研究。首先,根据区块链条中的能源主节点建立系统运行模型,从风电输出、储能系统运行和外部电网运行三个层面分析系统运行过程。其次,考虑系统的经济性,引入储能电池损耗成本,构建经济效应价值分析模型。再次,利用BAS-PSO算法优化系统运行效果,计算系统在考虑和未考虑电池损耗成本情况下的收益和损耗成本。最后通过对比分析和敏感性分析验证上述模型的有效性。结果表明,储能电池损耗对储能系统收益产生的影响,应计入经济效应考量指标;BAS-PSO算法有效优化了系统运行效益,可以实现经济效应最大化。

新型电力系统电-碳-绿证市场协同运行的区块链关键技术

新型电力系统是构建新型能源体系和实现“双碳”目标的基础支撑,电力市场、碳市场、绿证市场协同运行是实现新型电力系统市场化运行的必然路径。为此,提出了电-碳-绿证市场协同运行的区块链关键技术体系。首先,提炼了电-碳-绿证市场协同运行的体系架构,从产品、主体、政策3个角度分析了市场间的协同运作情况。其次,构建了基于区块链技术的市场运行体系:建立了一个统一的积分认证机制来衔接电-碳-绿证市场之间的交易标的物;结合区块链技术的智能合约确保交易的透明和可靠性;将共识机制结合积分认证应用于协同市场,确保参与方之间的一致性以及协同性;通过跟踪电力的来源去向,构建了电-碳-绿证溯源模型来确保电力数据的准确性。最后,提出建设电-碳-绿证体系建议,聚焦于政策、技术、试点三方面为新型电力系统市场化运行提供辅助决策。