可再生能源消纳责任权重制下风电多阶段消纳策略

风电等可再生能源的迅速发展使其成为了电网的重要组成部分,但其出力的不确定性为消纳带来了一定的困难。基于不同时间尺度下风电不确定性强弱,考虑不同电力市场间的联动,结合可再生能源消纳责任权重的实施背景,提出一种可再生能源消纳责任权重制下的风电多阶段消纳优化策略。中长期市场中,建立交割日前顺负荷电量出清模型,优先消纳风电稳定出力段;日前市场中,建立火电参与调峰的市场出清模型,最大化风电消纳;实时平衡市场中,建立单侧挂牌交易市场出清模型,完成过剩风电的实时消纳;绿证市场中,基于古诺模型模拟的绿证市场,最大化发电商收益。模型间通过风电出力的变化进行数据传递与交易控制。仿真结果表明,该多级消纳策略在促进风电消纳的同时降低了社会发电成本。

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。

现货市场环境下的可再生能源消纳责任权重市场机制设计

可再生能源消纳责任权重制度与电力现货市场建设在同步推进。为协调常规电力交易品种与消纳责任权重交易品种之间的关系,实现消纳权重制度顺利执行,设计了现货市场环境下的可再生能源消纳权重市场机制。分析了现货市场背景下消纳权重制度实施的难点,从市场主体、交易品种、交易方式与周期、交易流程4个方面设计相关市场机制,创新性提出包含电网主体的超额消纳量市场设计,并通过算例分析论证包含电网主体的超额消纳量市场对促进新能源发展的积极意义。

可再生能源消纳责任权重制下计及源荷储互动的电力市场均衡研究

由于可再生能源发电具有的不确定性与波动性,弃风弃光现象居高不下。可再生能源消纳责任权重制(renewable energy portfolio standard,RPS)试图通过规定供用电主体的消纳责任,保障可再生能源发电主体的经济运行。因此,分析RPS下电力市场中源荷储运行策略以及市场均衡状态变得尤为重要。基于电力现货市场与RPS规则,提出了用于分析RPS下电力市场中源荷储交互均衡的2阶段模型:下层模型考虑了可再生能源发电不确定性的日前现货市场出清模型和超额消纳量交易模型;上层模型中微电网基于下层模型的分时节点电价和超额消纳量交易价格,优化投资、交易、运行策略。文章使用对角化算法迭代求解上述双层均衡问题,并以IEEE 14节点为例验证模型和算法的可行性。结果表明微电网投资、运行和交易策略在RPS下发生显著改变,系统可再生能源消纳量显著提升。

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。

考虑可再生能源消纳责任权重的年度合同电量月度分解方法

在可再生能源电力消纳保障机制的政策背景下,作为电力系统运行的主要参与者之一,省级电力交易中心需要积极承担可再生能源电力消纳责任,通过编制合理、有效的月度电能交易计划,促进可再生能源电力的消纳和政策的落实。文中提出了一种考虑可再生能源电力消纳责任权重的年度合同电量月度滚动分解方法。该方法基于优化和决策理论,通过对影响可再生能源电力消纳的因素的分析,建立了考虑可再生能源电力消纳责任权重指标完成难度和空气污染指数的双目标优化模型。除此之外,模型通过对剩余月份合同电量的整体优化,保证了电量执行的可行性和分配的公平性。算例结果验证了所提方法的合理性和有效性。

地市级可再生能源消纳责任权重目标分解方法

为进一步推进可再生能源消纳保障机制的落实,响应省级可再生能源消纳保障工作方案,提出了一种基于潮流追踪的地市级可再生能源消纳责任权重目标分解方法。该方法考虑了网络拓扑结构、线路潮流以及系统运行过程中发电机和负荷的功率特性等工程实际约束,适用于实际电力系统,为省级区域完成国家下达的可再生能源消纳总量和非水权重目标值提供了一种新的实现途径和较为准确的测算依据。基于IEEE 30节点系统和某省级实际大电网的算例验证了本文所提方法的有效性。

基于演化博弈随机优化的市场主体可再生能源消纳责任权重分配方法研究

[目的]针对可再生能源消纳责任权重在市场主体上的分配问题,提出了一种基于演化博弈和随机优化的分配方法。[方法]首先,将各市场主体作为有限理性个体参与弱联系演化博弈中,得到演化平衡时使自己成本最小的消纳权重承担方案,进而得出在政府采取不同奖惩措施的概率区间下各市场主体的选择策略倾向。然后,在得到政府采取不同奖惩措施的概率区间后,通过一个随机优化模型,得到各个主体在各个概率区间内能使自己成本最小的消纳权重承担的具体方案。[结果]将提出的方法在某省电网的170家市场主体数据中进行测算,验证了该方法的有效性和实用性。[结论]在可再生能源消纳责任权重分配方法上提供了全新的方法和思路,为政府加强市场主体对可再生能源消纳的积极性提出了可行性建议。

“东数西算”背景下多数据中心联合消纳可再生能源途径研究综述

“碳达峰、碳中和”和“东数西算”战略目标背景下,新能源装机占比和数据中心机架数量持续增长,数据中心的负荷调节能力可有效促进新能源消纳。与传统的可中断、可转移负荷不同,数据中心作为一种用电量可观的新型负荷,在时间、空间尺度上均有调节潜力。因此,立足于现有研究成果,该文首先对数据中心能耗模型进行分析,对比了几种常见的建模方法;其次,通过对数据中心时空转移特性的定性分析和对消纳可再生能源潜力定量评估方法的总结,揭示了数据中心的消纳潜力;再次,分别从技术和管理2个层面梳理了数据中心消纳可再生能源的途径;最后,展望了“东数西算”背景下多数据中心联合消纳可再生能源的途径,为可再生能源消纳提供新的思路,助力我国“双碳”目标的实现。

面向可再生能源消纳的电网侧混合储能优化配置方法

混合储能目前是一种较为高效的能量存储方式,对于新能源消纳作用极大,大规模投建储能装置有助于提高可再生能源并网的比例,助力“双碳”目标的实现。然而,储能投建成本较高,盲目配置储能将导致大量资金的浪费,如何根据可再生能源的消纳需求来正确配置储能成为了急需解决的问题,需要综合考虑可再生能源的消纳效果以及储能配置的经济性,真正做到“好钢用在刀刃上”。本文提出一种两阶段的储能优化配置方法:第一阶段,对电力系统进行运行模拟,确定最优储能选型方案;第二阶段,充分考虑源测、网架和负荷的灵活调节能力,建立储能的优化配置模型,以最小化投资成本和弃风弃光率为目标,全面考虑发电侧、输电侧和负荷侧的灵活性资源,得到切实可行的储能选址定容方案。通过对算例仿真结果分析得知,本文方法可促进可再生能源消纳,大大缩减投资成本。

电力需求增长和负荷灵活性提升视角下的风光资源密集地区可再生能源消纳研究

中国风、光资源密集地区与电力负荷集中地区的不匹配为可再生能源大规模发展后的消纳问题带来重大挑战,“双碳”目标下,如何促进可再生能源消纳已成为中国能源结构转型亟需解决的问题。从增加电力需求和提升负荷灵活性的创新视角出发,以内蒙古自治区为例探究风、光资源密集地区可再生能源消纳情况、形成原因及其破解思路。研究发现,2030年,内蒙古可能产生约2000亿kWh弃风弃光量;经济发展、人口规模、第二产业与第三产业发展、居民供暖等是内蒙古电力需求增长的主要驱动因素,当前工业发展对地区电力消费和可再生能源消纳的带动作用有待提升;内蒙古钢铁行业和电解铝行业通过采用电弧炉炼钢工艺、电解槽改造技术等方式,可以为电力系统提供巨大的负荷灵活性潜力。鉴于此,风、光资源密集地区应积极推动能源结构转型和产业结构电气化转型的协同机制,激励工业用户等市场主体提供负荷灵活性,鼓励最终消费端采用绿色清洁电力实现对传统化石能源的替代,进而有效促进可再生能源的消纳。

兼顾捕碳强度与可再生能源消纳的储能容量配置优化方法

碳捕集技术是实现发电行业碳达峰和碳中和目标的重要手段。传统碳捕集机组在灵活运行方式下参与可再生能源消纳时,将丧失一定的捕碳强度,无法在深度脱碳条件下灵活地进行可再生能源消纳。为此,面向碳捕集电厂和可再生能源电源,该文提出一种新型捕碳储能系统,主储能系统用于可再生能源消纳,次储能系统协助碳捕集机组实现电碳解耦,并分析瞬态与动态电碳解耦特性。在该捕碳储能系统架构下,基于KL散度刻画风电和光伏出力的不确定性,并构建储能容量配置的分布鲁棒优化模型。最后,通过算例分析进行仿真验证,结果证明了储能容量配置模型的有效性,验证了所提捕碳储能系统可提高可再生能源消纳水平的同时保证高捕碳强度。

“东数西算”赋能数据中心可再生能源消纳研究

[研究目的]在“数字经济”及“碳达峰、碳中和”战略背景下,数据中心的可再生能源消纳问题至关重要。以“东数西算”工程为契机,探究数据中心消纳可再生能源的新内涵及前沿研究领域,助力数据中心绿色高质量发展。[研究方法]首先,基于“东数西算”的时空特征,从宏观视角解析数据中心可再生能源消纳情况的评估方法;其次,从中观层面研究数据中心市场化消纳可再生能源的激励机制;最后,从微观层面分析数据中心可再生能源消纳的运营决策。[研究结论]构建方法→机制→决策的研究框架,为数据中心的可持续发展提供清晰的路线图。针对现有研究成果进行展望,以期促进数据中心消纳可再生能源的深入研究。

基于可再生能源消纳的数据中心负荷调度研究综述

在“碳达峰碳中和”的社会环境和“碳成本”的经济环境下,可再生能源的消纳成为数据中心运营商负荷调度决策的重要影响因素。分析了可再生能源消纳与数据中心负荷调度协同的价值潜力、模式及挑战;介绍了数据中心负荷调度优化目标和算法;分别从负荷空间转移、负荷时间转移、负荷时空转移3个顶层设计方面对基于可再生能源消纳的数据中心负荷调度策略进行分析、总结和对比。

“双碳”背景下可再生能源消纳保障机制的软法之治

“双碳”目标的提出对可再生能源发展提出更高要求,可再生能源消纳作为制约其发展的主要障碍,亟须可再生能源消纳保障机制这一能够促进可再生能源电力消纳利用的长效机制持续、稳定地发挥作用。软法为可再生能源消纳保障机制的生成与运行提供了基本法与操作法依据,并将持续在该机制的发展进程中发挥作用,但因其自身创制的多元性加剧适用的不确定性、因自身软约束力致其实施效力不佳。为推动可再生能源消纳保障机制发展中软法之治的完善,首先,应当完善软法自身的创制、实施与保障机制,提升自身的正当性,以更好地服务于可再生能源消纳保障机制的发展;其次,推动可再生能源消纳保障机制发展的软法善治并非简单地只依赖软法而不考虑硬法,应当合理设定软法的适用范围,软硬兼施,由硬法为软法功能的有效发挥提供特定的法治环境和制度支撑,以从整体上提高软法之治的实施效力。

面向高比例可再生能源消纳的电力市场建设及研究进展

完善的电力市场可在电力资源配置方面发挥决定性作用,是保证各类市场主体开展活跃的供需互动、促进可再生能源消纳的关键机制;针对性开展电力市场中影响可再生能源消纳因素的综合性分析,也是相关应用研究亟需。本文重点考虑全时间尺度下促进可再生能源消纳相关的交易机制,概述了国外典型电力市场结构及运行情况,梳理了相应电力市场结构及机制中促进可再生能源消纳的关键影响因素;围绕可再生能源消纳的多维关键影响因素,深入分析了我国各类市场结构和不同机制的建设现状,归纳出促进可再生能源消纳电力市场建设面临的挑战。从电力市场与碳市场、绿证市场耦合机制,可再生能源参与的中长期、现货交易及其衔接机制,面向高比例可再生能源的辅助服务市场,面向高比例可再生能源消纳的需求侧响应机制等方面,梳理了我国相关电力市场的学术研究进展。研究建议,实施多市场协同运作、中长期及现货交易衔接、辅助服务市场建设、需求响应机制建设等重点举措,支持面向高比例可再生能源消纳的电力市场建设。

基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电研究

随着可再生能源装机容量的不断增加,为减少可再生能源发电与燃煤机组发电间上网电量不匹配产生的“弃风弃光”现象,燃煤机组需实现深度调峰为可再生上网源提供空间,同时还应进一步提高消纳可再生能源的能力。利用再热蒸汽抽汽储热深度调峰系统将可再生能源发电、熔盐储热与燃煤机组降负荷调峰时的蒸汽抽汽储热耦合,研究基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电系统的可行性及可再生能源发电储热对深度调峰性能的影响,并分析系统的综合发电煤耗和碳排放的变化规律。研究结果表明:当再热蒸汽抽汽流量为270.70 t/h时,燃煤机组发电功率由300.03 MW降至210.07 MW,储热系统可消纳可再生能源发电的最大功率为187.26 MW;存热量释放时,燃煤机组发电功率由300.03 MW增加至348.68 MW;单位时间消纳可再生能源发电量为187.26 MWh时,综合发电煤耗降低了8.49 g/k Wh,减少的CO_(2)排放量为28.23 t。该研究为高比例可再生能源发电的消纳提供了指导思路。

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明:相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。

火电与绿电竞合策略对市场均衡及议价能力的影响研究——基于可再生能源消纳责任权重下发电商市场行为博弈分析

可再生能源消纳责任权重制度的出台,意味着用户需要增加对绿电的消纳,这一转变对发电商的竞争策略产生了重大影响。本文给出了政策变动下,火电商和绿电商可能采取的策略行为,并采用Stackelberg博弈模型和合作博弈模型分析不同政策参数对发电商策略行为及市场均衡点的影响。分析结果表明:合作博弈下发电商收益大于竞争下发电商收益,发电商间会自发寻求合作,且合作增加的利润有助于火电商摆脱亏损困境,也能够帮助新能源发电企业在"去补贴"趋势下站稳脚跟。而发电厂商间的合作会抬高上网电价,降低市场出清电量,政府应出台相关政策对发电厂商间的合作进行适度限制。

基于多学科协同理论的可再生能源消纳责任权重测算方法

随着可再生能源电力消纳保障机制的不断完善,科学合理地设定各省各地区的可再生能源消纳权重是引领可再生能源电力消费长效发展的重要环节。基于多学科协同优化理论,综合考虑地区的实际网架与电网运行情况,分析具有波动性的大量可再生能源并网后对传统可控机组带来的影响,在碳排放配额实施的背景下,文章提出了可再生能源消纳责任最优权重指标测算方法,通过设立最优综合成本的系统目标函数以及不同考虑角度下的并行子学科,以系统学科与子学科循环迭代的方式寻找全局最优解,并以IEEE 118节点系统以及某省实际电网算例对所提模型和算法进行验证。