耦合碳-绿证-消纳量市场的日前电量市场交易交互式优化

随着“双碳”目标的提出,电力行业减碳步伐加快,碳交易、绿证交易与超额消纳量交易成为减少碳排放与促进新型电力系统发展的重要市场手段。首先,基于双边集中竞价模式,构建火电、风电、光伏企业与电力用户共同参与的耦合碳-绿证-消纳量的日前电量市场交易机制。其次,兼顾市场成员收益与电量市场社会福利最优目标,建立了上下层迭代交互式交易优化模型。最后,采用交替方向乘子法进行迭代求解,并在IEEE-30节点系统上分析碳配额基准、绿证比例及消纳量交易价格对电量市场出清结果、发电商收益及用户成本的影响。算例结果表明,与单一电能量市场交易机制相比,耦合碳-绿证-消纳量的电量市场交易机制能够显著降低火电企业的碳排放量,同时提高风电、光伏企业的中标电量,激励用户跟踪系统新能源出力,减轻系统弃风、弃光现象。

超额消纳量交易机制下独立售电商购售电策略研究

超额消纳量作为完成可再生能源消纳量的补充方式,对售电商购售电策略产生了新的影响。针对此问题,对售电商月末可出售超额消纳量进行核算,建立考虑超额消纳量交易的售电商购售电策略模型。模型用拉丁超立方抽样结合同步回代技术生成可再生能源和负荷的多个场景描述其不确定性,对超额消纳量及绿证2种消纳量补充方式进行价格预测,引入消纳责任惩罚与激励机制,以购售电收益最大和收益风险损失最小为目标函数实现最优购售电决策。算例对比分析消纳凭证交易、消纳责任权重、可再生能源购电量、可再生能源不确定性等因素对售电商收益与风险的影响,结果表明引入超额消纳量交易机制,并设定合适的罚金与奖金,促进了售电商对消纳责任的落实。

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。

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明:猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮(TN)和总磷(TP)量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。

中国畜禽粪便磷的农田消纳量及承载负荷研究

为给农业种养结合与控制畜禽粪便污染提供科学依据,计算中国不同省(市或区)主要畜禽类型粪便产生总磷(TP)、单位面积畜禽粪便TP的容纳量以及单位面积畜禽粪便TP的承载负荷。结果表明:全国畜禽粪便TP产生量是63.89万t,其中生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡粪便TP分别占34.8%、13.4%、6.5%、2.5%和42.7%。总量分布山东最高,占到17.3%,其次河南,占13.2%,河北第三,占9.1%。单位面积的畜禽粪便TP容纳量北京最高,耕地面积达到29.4 kg/hm^2,播种面积达到24.1 kg/hm^2,低于耕地面积的承载量35 kg/hm^2的安全消纳的临界点。基于欧盟标准,绝大多数省的TP承载负荷均小于0.5,北京最高,耕地面积下的承载负荷是0.84。由此可见,中国农田消纳畜禽粪便的潜力较大,通过畜禽粪便还田利用能够有效解决粪便污染问题。

洪水资源生态补偿的消纳量阈值研究"

为安全有效地利用河流洪水资源,按照规避风险,发挥效益的原则,对于各种蓄滞利用洪水资源的方式,例如水库、湿地、泡塘等,建立蓄滞洪水量、风险、效益之间的对应关系,计算其单元模块的效益/风险比,根据效益/风险比的峰值确定各种利用方式的消纳量阈值。以吉林省白城市为例计算效益/风险比,结果表明:水库的洪水资源利用消纳量阈值为4.20亿m^3,为最大可蓄量的75.8%;湿地的消纳量阈值为2.00亿m^3;泡塘的消纳量阈值为8.24亿m^3,为最大可蓄量的80.0%。消纳量阈值的确定为洪水资源利用的优化配置奠定了基础,从而科学合理地利用洪水资源,一方面可以有效规避洪水风险,另一方面可以获得期望的综合效益。

中亚热带三种母质发育的红壤对猪粪安全消纳量的初步研究

采用盆栽试验方法,在自然降雨条件下模拟研究了中亚热带丘陵区3种母质红壤对猪粪的安全消纳能力。试验设在江西省鹰潭市余江县中国科学院红壤生态实验站,试验期间年均降水量为1 946 mm,年均温18.9℃。通过监测2012—2014年间土壤渗漏水氮磷迁移淋失,结合土壤养分含量和花生产量变化,初步确定3种母质红壤的猪粪安全消纳量。结果表明:常规化肥减半条件下,从NH4+-N、NO3–-N和总磷淋失对水环境影响,以及从土壤速效氮磷积累角度,红黏土、红砂岩和花岗岩红壤配施猪粪最大安全用量分别为P 100、50、50 kg/(hm2·a);从花生产量角度考虑持续配施猪粪施用量不宜超过P 100、200、200 kg/(hm2·a)。综合考虑经济效益和环境效益,红黏土、红砂岩和花岗岩,配施猪粪的最大安全消纳量分别为P 100、50、50 kg/(hm2·a),相当于施用鲜猪粪(含水量为69%)分别为24 000、12 000、12 000 kg/(hm2·a)。

不同肥力红壤氮磷渗漏淋失特征及猪粪安全消纳量的研究

本文采用盆栽试验,在自然降雨条件下,监测了不同化肥用量与猪粪梯度用量配施条件下,两种不同肥力红黏土母质红壤在花生-萝卜轮作模式下的氮、磷渗漏淋失特征,土壤养分积累和作物产量变化,据此估算不同肥力红壤的猪粪安全消纳量。结果表明,养分渗漏淋失以NO_3~–-N为主,基本无磷素淋失风险。渗漏水中NO_3~–-N高峰值出现在播种施肥一个月以后,此时表现出随着猪粪用量增加而增加的趋势,其后NO_3~–-N浓度迅速下降且均低于地下水(III类)质量标准限值。在渗漏水NO_3~–-N高峰期,高肥力红壤渗漏水NO_3~–-N浓度一般都显著高于低肥力红壤,在配施化肥和高用量猪粪条件下,容易出现超标风险。猪粪施用容易引起土壤有效磷积累,且高肥力红壤的积累明显高于低肥力红壤,但无机氮积累不明显。随着猪粪用量的增加,低肥力红壤的花生产量一直呈增加的趋势,但高肥力红壤花生产量在猪粪用量达到一定水平后趋于稳定。综合考虑猪粪施用对地下水环境、土壤环境和作物产量的影响,得出在不配施化肥条件下,低肥力与高肥力红黏土红壤的猪粪磷安全消纳量分别为P 400、100 kg/(hm^2·a)(相当于含水量750 g/kg堆腐猪粪91.2、22.8 t/(hm^2·a));在常规化肥用量减半条件下,低肥力和高肥力红壤的猪粪磷安全消纳量分别为P 400、25 kg/(hm^2·a)(相当于含水量750 g/kg堆腐猪粪91.2、5.7 t/(hm^2·a))。在南方红壤地区,猪粪应多施用于低肥力红黏土红壤。

三种肥力红黏土壤对猪粪安全消纳量初步研究

采用盆栽试验方法,在自然降雨条件下模拟研究了亚热带红壤丘陵区花生—萝卜轮作体系下三种肥力红壤对猪粪的安全消纳能力。通过监测试验3年间土壤渗漏水硝酸盐迁移淋失,结合土壤速效磷累积和花生产量变化,初步确定3种肥力红壤的猪粪安全消纳量。试验结果表明:常规化肥减半用量下,从硝态氮淋失以及速效磷积累角度,低肥力、中肥力和高肥力红壤配施猪粪最大安全用量分别为P 800 kg·hm^(–2)、P 100 kg·hm^(–2)和P 50 kg·hm^(–2),从花生产量角度考虑持续配施猪粪施用量不宜超过P 800 kg·hm^(–2)、P 100 kg·hm^(–2)和P 100 kg·hm^(–2)。综合考虑经济效益和环境效益,低肥力、中肥力和高肥力红壤配施猪粪的最大安全消纳量分别为P 800 kg·hm^(–2)、P 100 kg·hm^(–2)和P 50 kg·hm^(–2)。

可再生能源超额消纳量多区双层交易机制

针对目前可再生能源超额消纳量市场结构尚不完善且市场主体缺乏主观交易能动性的问题,结合可再生能源消纳指标要求及实际消纳情况,通过建立可再生能源超额消纳量交易模型,构建一种可再生能源超额消纳量交易的跨区优化机制。通过对市场主体超额消纳量供给规模的测算,得到区域内各市场主体可供交易的规模。然后,以最大限度消纳可再生能源为目标,结合网络约束条件,构建区域内主体交易与区域间交易的双层优化模型。该模型在优先保障区域内各主体完成消纳责任目标的同时,提供区域间市场交易通道,为消纳能力更强的区域提供双重市场化激励机制,促进可再生能源电量在更大范围内实现消纳平衡并使各市场参与主体利益最大化。仿真计算结果表明,所提出的机制可有效促进可再生能源市场化消纳。

基于区块链的可再生能源超额消纳量交易体系

为加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,促进可再生能源开发利用,2019年中国出台政策对各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重,建立健全可再生能源电力消纳保障机制。超额消纳量交易作为各类消纳责任主体完成自身消纳量指标的重要补充方式,对促进可再生能源消纳具有重要意义。首先,介绍超额消纳量交易的内涵及其必要性,指出超额消纳量交易的机理。其次,系统性阐述超额消纳量交易市场体系的构成,包括消纳量的生成与分配、超额消纳量交易组织、绿证交易与超额消纳量交易的衔接、超额消纳量交易的结算与核算。然后,考虑到区块链技术在电力交易领域的良好应用场景,部署基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统,支撑可再生能源通过参与市场交易实现充分消纳。最后,从规则制定、分配原则、数据共享等方面提出促进中国可再生能源消纳发展的建议。

山西电力市场下可再生能源消纳量交易机制的探索

介绍了在山西电力市场背景下,山西省内可再生能源消纳责任权重分配方式,探索了可再生能源消纳量市场机制与山西电力市场的衔接机制,采用二次免费分配可再生能源消纳量解决了金融合约执行和物理消纳的偏差,设置了超额消纳量和绿证交易机制,描述了消纳责任主体的月度可再生能源消纳量、年度消纳责任权重以及山西省可再生能源销纳责任权重核算方法。

省域尺度下畜禽粪便的农田消纳量及承载负荷研究

为了解畜禽养殖粪便还田利用消除养殖污染的重要途径,在构建畜禽粪便的农田消纳量及承载负荷模型的基础上,在省域尺度下分析了我国不同省区主要畜禽类型粪便产生总氮(TN)、单位面积畜禽粪便TN的容纳量以及单位面积畜禽粪便TN的承载负荷。结果表明,全国畜禽粪便TN产生量是380.56万t,其中猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡粪便TN分别占41.2%、13.7%、8.7%、1.5%和34.9%,总量分布山东最高占到15.9%,其次河南占13.4%,河北第三占9.2%。单位面积的畜禽粪便TN容纳量北京最高,单位耕地面积达到83.2kg/hm^2,单位播种面积达到68.2kg/hm^2,低于耕地面积的承载量90kg/hm^2的安全消纳的临界点。基于欧盟标准,省域尺度下的TN承载负荷均小于0.5,其中北京最高,耕地面积下的承载负荷是0.48,播种面积下的承载负荷0.39。畜禽粪便TN负荷主要来自生猪与肉鸡,差不多是畜禽TN负荷的一半,因此,畜禽粪便污染的防治主要是生猪与肉鸡,其中重点是生猪。由此可见,我国农田消纳畜禽粪便的潜力较大,通过畜禽粪便还田利用能够有效的解决粪便污染问题。

可再生能源电力超额消纳量交易定价机制研究

定价机制作为超额消纳量交易市场建设的重要机制,是影响超额消纳量交易市场功能发挥的重要因素。研究超额消纳量的定价机制,对完善超额消纳量交易规则制度体系、推动可再生能源电力消纳保障机制政策有效实施具有重要意义。本文重点探讨超额消纳量交易价格在供应、需求两个方面的影响因素,并设计构建超额消纳量交易影子价格测算模型,对超额消纳量交易价格进行初步预测,为我国即将实施的超额消纳量交易提供定价参考。

三种利用方式下红黏土红壤对猪粪安全消纳量

采用盆栽试验方法,通过监测2012~2014年间土壤渗漏水氮磷迁移淋失及土壤养分积累和作物产量,在自然降雨条件下初步研究了不同利用方式(花生-萝卜轮作、玉米-萝卜轮作和紫薯单作)红黏土红壤对猪粪的安全消纳量。从渗漏水环境和土壤环境角度,常规化肥用量减半(N 50 kg hm-2 a-1,P 25 kg hm-2 a-1,K 50 kg hm-2 a-1)下,种植花生、玉米和紫薯的红壤猪粪最大安全用量分别为P 100 kg hm-2 a-1,P 200 kg hm-2 a-1和P 400 kg hm-2 a-1;从作物产量角度考虑,种植花生和紫薯的红壤猪粪施用量不应超过P 100 kg hm-2 a-1和P 400 kg hm-2 a-1,而在试验设计最高猪粪用量P 800 kg hm-2 a-1范围内玉米产量仍然增加。从安全消纳猪粪的角度,紫薯单作模式优于花生-萝卜轮作和玉米-萝卜轮作。综合考虑,种植花生、玉米和紫薯的猪粪每年最大安全消纳量分别为P 100 kg hm-2 a-1、P 200 kg hm-2 a-1和P 400 kg hm-2 a-1,相当于猪粪(含水量为69%)施用量分别为24000 kg hm-2 a-1、48000 kg hm-2 a-1和96000 kg hm-2 a-1。

非水可再生能源发电量消纳及指标分配的分析与探讨

分析非水可再生能源(renewable energy sources,RES)消纳量有助于实现2020我国年各个区域高比例RES发电量的指标配额。首先,考虑各种制约非水RES发电量的因素:风光资源及其时空分布,可用土地资源,地区经济发展水平,地区负荷时空分布特性,电网设备容量及安全运行约束等。其次,以各种制约因素作为边界条件,对某具体区域(220/110 kV以下电压等级)可以消纳的非水RES电量、可以接纳的非水RES容量开展自下而上的理论分析。最后,对比国家能源局自上而下分配给各个区域的指标是否能够足额消纳,对不能满足的区域需要进行互济与调配。针对以上的分析,探讨了关于非水RES的选址定容模型、装机容量提升措施、以及接入非水RES后电网日前24 h的调度优化模型,并探讨了此数学问题的求解方法。

花生-萝卜轮作体系下红黏土红壤对猪粪安全消纳能力研究

为减少养猪场废弃物排放和化肥使用,降低环境污染,最大限度将猪粪肥料化,采用盆栽试验方法,在自然降雨条件下模拟研究了亚热带红壤丘陵区花生-萝卜轮作体系下红黏土红壤对猪粪的安全消纳能力。试验设在江西鹰潭中国科学院红壤生态试验站,供试土壤肥力水平中等(有机碳5.16g·kg-1,Olsen-P28.34mg·kg-1)。试验以3组化肥水平为基础(不施化肥,常规化肥减半,常规化肥用量),常规化肥年施肥量为:N100 kg·hm-2,P50kg·hm-2,K100kg·hm-2。每个化肥用量基础上分别设置7个猪粪施肥梯度(以P计):0、25、50、100、200、400、800kgP·hm-2。通过监测两年土壤渗漏水中铵态氮、硝态氮和总磷浓度变化,结合作物产量和土壤养分含量变化,初步确定了花生-萝卜轮作体系下红黏土红壤对猪粪的安全消纳量。结果表明:(1)从地下水和土壤环境角度分析,在不施化肥情况下,猪粪施用量应低于200kgP·hm-2,常用化肥用量减半时,猪粪安全用量为不高于100 kg P·hm-2;常规化肥用量下,即使不施猪粪,渗漏水硝态氮浓度已经有引起污染的风险。(2)从作物产量角度考虑,猪粪和化肥配合施用时猪粪用量超过100 kg P·hm-2时不能使作物显著增产。因此,在保证经济效益和环境生态效益的同时,确定年化肥用量为常规用量减半水平,花生-萝卜轮作体系下红黏土红壤猪粪最大安全消纳量为100kgP·hm-2,相当于每年施用鲜猪粪24000kg·hm-2。

基于主体的可再生能源电力消纳交易仿真研究

我国为解决"三弃"问题,提出了可再生能源电力消纳保障机制。为激励可再生能源电力消纳,采用多主体仿真方法,分析了市场主体交易行为和交互关系,剖析了影响可再生能源电力消纳的关键交互因素,针对多种影响因素变动,对可再生能源电力消纳情况和积极消纳者数量的演化进行了仿真实验。结果显示:绿证被认购能直接促进本年可再生能源电力消纳;想要加快可再生能源电力消纳需综合考虑超额消纳量价格、绿证价格和消纳量补充交易频率,使我国可再生能源健康发展。

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。

促进可再生能源消纳的电力市场体系

随着泛在电力物联网的建设和新一轮能源政策的改革,构建适应于我国可再生能源消纳的市场体系成为了重要研究课题。在可再生能源电力消纳责任权重机制下,首先以广东电力市场为研究对象,分析了广东电力市场在消纳可再生能源时面临的问题;然后提出了多能源政策协同下的市场框架,完善了消纳责任下的广东批发市场和消纳量交易市场体系;最后针对可再生能源体系建设过程中的关键技术问题进行研究,探讨了可再生能源的市场出清模式和出清算法,并对促进可再生能源消纳的需求侧灵活性机制及可再生能源指标评价体系进行了分析,对我国未来可再生能源消纳路径提出了针对性的建议。