考虑可再生能源电力消纳权重的市场交易决策研究

在“中国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”目标的驱动下,碳市场和绿证市场正稳步快速发展。伴随着碳市场、绿证市场的推进,将产生碳-绿证-电力市场的交互耦合,形成涵盖多市场多主体的交易体系框架。研究考虑可再生能源电力消纳责任权重,结合发电商、售电商等各市场主体受碳市场、绿证市场的影响,通过多主体成本收益分析,建立以各市场主体利润最大为目标的最优交易决策模型。该模型在满足可再生能源消纳水平考核的同时,实现了各市场主体市场利益均衡。最后通过算例结果分析了可再生能源配额、碳配额的变化对多主体交易电量和利润的影响。

国家发展改革委、国家能源局下达2024年可再生能源电力消纳责任权重

本刊讯为进一步推动我国能源结构绿色低碳转型,促进可再生能源高质量发展,2024年8月2日,国家发展改革委、国家能源局发布《关于2024年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知》(以下简称《通知》),明确了新一年度可再生能源电力消纳的具体要求和激励机制。《通知》指出,为确保可再生能源电力消纳目标的有效落实,各省(自治区、直辖市)的可再生能源电力消纳责任权重将严格依据实际消纳的物理量进行核算。

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。

“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。

绿证交易、可再生能源投资及其消纳

绿色电力证书交易制度是实现可再生能源发展目标的重要举措。然而,中国绿色电力证书交易市场的实际交易量偏低,学者们表示低交易率会使可再生能源发展的动力不足,那么,中国绿色电力证书交易制度是否促进了可再生能源的投资和消纳有待进一步考证。论文将绿色电力证书交易制度作为一项准自然实验,采用2013-2020年中国各省份的数据,运用双重差分法分析绿色电力证书交易制度对地区可再生能源投资和消纳水平的影响。研究结果表明,绿色电力证书交易制度使得地区可再生能源投资水平显著增长,但对地区可再生能源消纳水平无显著影响。经过一系列稳健性检验后,上述结果依然成立。基于额外性理论,论文进一步解释了绿色电力证书交易制度未能显著提升可再生能源的消纳水平的原因,并采用间接的实证方式进行辅助性验证。结论对建设中国绿色电力证书交易制度以及推动可再生能源发展有着重要的政策启示。

中国可再生能源分区域消纳潜力研究

目前,光伏发电、风电的装机规模均已超越水电,二者合计装机规模已超过煤电,成为电力装机主体。在分析我国可再生能源发展现状的基础上,以光伏发电、风电为主要研究对象,设计可再生能源开发潜力晴雨模型,对未来一段时间我国可再生能源开发环境和运行情况进行综合预测评价,分区域定量分析可再生能源消纳潜力。

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。

考虑高比例新能源消纳和火电机组调峰补偿的电力现货市场交易机制设计

针对新能源参与市场竞争和保障性消纳的矛盾,设计高比例新能源电力系统现货市场交易机制。首先,考虑到新能源的市场性消纳,对电力现货市场现有出清机制进行改进,在新能源和火电机组共同参与市场竞价的交易环境下建立出现弃风弃光时触发的发电替代模型,调动火电机组调峰能力,由新能源替代火电进行发电;其次,提出激励相容的结算机制,由新增消纳空间的新能源给予火电机组调峰补偿;最后,对不同调度场景进行仿真计算,结果表明所提机制能够在电力现货市场中实现调峰资源的供需匹配,促进新能源市场化消纳的同时补偿火电机组调峰费用,保证市场主体竞争公平、收益合理。

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。

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。

考虑直流潮流约束的电力系统新能源消纳能力评估

随着风电、光伏并网规模不断增大,中国新能源消纳问题逐渐凸显,为了减少弃风弃光现象发生,准确评估电力系统的新能源消纳能力,对于高比例新能源电网的合理规划和中长期稳定运行具有重要的现实意义。首先对新能源消纳原理进行了理论分析;然后基于时序生产模拟法建立了综合考虑系统直流潮流、旋转备用容量、常规机组出力、外送功率、电化学储能等约束的新能源消纳能力评估模型;最后以IEEE30节点系统作为算例,基于新疆地区实际数据对系统新能源消纳水平进行了评估,从模型求解、模型对比和参数灵敏度分析三个方面验证了所提电力系统新能源消纳能力评估模型的准确性和有效性。

“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。

电力低碳保供研讨:如何经济地实现低碳保供和新能源消纳目标

2024年10月29日,由自然资源保护协会(NRDC)和厦门大学中国能源政策研究院主办的“电力低碳保供研讨会”第9期在京举办。本次研讨会的主题为“电力发展关键词:清洁低碳、安全高效”。中国电机工程学会专家马莉、中国电力企业联合会首席专家姚强、中国电科院电力自动化所电力市场室副主任郑亚先、北京航空航天大学经济管理学院教授朱磊、自然资源保护协会(NRDC)能源转型项目高级主管黄辉等参加了会议。

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。

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。

关于新型电力系统背景下新能源送出合理消纳率研究

在新型电力系统下,电网面对复杂波动的新能源接入,人们需要研究新能源发展态势和消纳问题,以实现绿色低碳发展。本文以新能源送出合理消纳率为研究对象,通过分析新能源消纳率的研究意义和影响因素,以及合理消纳率的相关研究现状,提出了一种基于新能源发电量与电网系统最大接纳能力的消纳率计算方法。通过研究新能源优化发展策略,包括发电精确预测、优化调度、储能技术、智能电网、电力市场交易等措施,提高新能源的合理消纳,确保电力供应的稳定性和可靠性。