考虑电动汽车充放电的输配协同能量-灵活性市场出清机制

为应对输电网对灵活性资源的迫切需求,挖掘配电网分布式资源的灵活性支撑潜力,首先,构建市场环境下电动汽车的车-网互动响应模型,分析不同充放电方式下电动汽车的需求响应能力,为电动汽车参与市场环境下电网调度控制提供模型基础;然后,计及配电网运营商对需求侧灵活性资源的聚合作用,以购买电力和灵活性资源总成本最低为目标,构建考虑电动汽车充放电方式的输配协同能量-灵活性市场出清模型,通过协调控制输配电网中各类灵活性资源来满足输电网的灵活性需求;最后,通过修改的IEEE 33节点输电网与2个IEEE 33节点配电网耦合的测试系统对所提输配协同能量-灵活性市场出清方法的有效性进行分析与验证。结果表明,所提方法可提升电力系统的运行经济性和灵活性。

考虑碳交易的电力现货市场出清多阶段优化模型研究

近年来,随着我国电力现货市场和碳市场的逐步完善,如何更好地实现电力现货市场和碳市场深度耦合,推进电碳市场向竞争市场发展已经成为一个新的研究重点。该文提出了一个考虑碳交易的电力现货市场出清多阶段优化模型,并对该模型下的电力现货市场均衡问题进行了分析。在模型的第一阶段,建立了市场机组碳配额分配模型;在第二阶段引入阶梯碳交易机制,结合各机组的碳配额,建立考虑电能量成本最小和阶梯碳交易成本最小的电力现货市场出清模型;在第三阶段,结合前两个阶段确定的各机组碳配额和中标信息,建立以电能量成本最小为目标的电价追踪模型和机组碳成本计算模型。最后将该文模型在改进的PJM5节点系统(Pennsylvania-New Jersey-Maryland 5-bus power grid)上实现,并从出清结果和市场均衡结果两个方面验证了模型的有效性。结果表明,该文所提模型能够实现市场出清经济目标与低碳目标之间的平衡,能够在不增加电碳耦合总成本的基础上实现最大的碳减排量,同时通过增强发电机组参与市场竞争的主观能动性,降低了用户侧用电成本。

高比例水电电力市场关键问题及其进展

中国西南地区和长江流域上游开发的水电需大规模外送,在电网中的高占比使得所在区域高坝大库水电参与复杂电力市场不仅势在必行,而且充满挑战。市场化过程中如何避免结构性、竞争性弃水和缺电,如何实现对电网的有效调峰是我国水电参与电力市场的核心问题。本文概要总结了水电参与电力市场的4个关键问题,简述了巴西、北欧,中国的云南、四川以及南方电网水电参与电力市场的情况,并从实用化角度给出了水电参与电力市场的4个重要进展:水电复杂边界条件下高效建模极大提高了水电参与现货、水电竞价的求解效率,也提高了电力交易精细化水平;水电市场化边界护栏为水电参与电力市场提供了前置条件,能够提高水电对电网的保供能力;水电现货出清方法解决了包含水电的现货出清效率低、竞争性弃水、交易结果难执行等问题;水电竞价方法,为大型水电基地合理配置市场资源和减少不确定性风险,推演竞争对手的竞价行为和竞价策略,统筹考虑水电收益与调峰、生态、通航等社会责任提供了重要的可行方法。随着双碳目标加速推进,如何通过市场化发挥水电“量”的保供和“绿色”价值以及“力”的“灵活性”价值,是未来需要深入研究的关键工作。

电力现货市场交易运营的未来重大需求与关键技术

中国正在全面开展电力现货市场建设,现货试点地区结合当前市场规则及电力系统现状构建了较为完善的现货市场运营支撑体系,支撑了当前电力现货市场有效运行。随着新能源占比逐步提升的新型电力系统构建及“双碳”目标国家战略的实施,现有的运营技术支撑体系将无法适应未来市场发展需要。文中在总结中国电力现货市场技术实践的基础上,分析了电力现货市场特征发生的变化及面临的技术挑战,探讨了未来在多元主体建模接入、市场出清算法、市场风险分析、可信交易环境、市场仿真等方面的关键技术,部分技术已经取得初步应用。

衍生品市场中央对手方清算融合发展的路径探析

2022年4月,《期货和衍生品法》正式出台,其中明确“期货结算机构作为中央对手方,是结算参与人共同对手方”。这是我国在法律层面首次确认中央对手方概念。中央对手方机制发源于期货市场,并因“合约履行保障者”的功能在期货市场的历史演进中扮演了重要角色。2008年金融危机后,符合条件的场外衍生品合约应进行中央对手方清算被确立为各国场外衍生品改革的一项首要原则。在全球监管改革进程中,中央对手方清算机构逐渐带有提供准公共服务的特征,在“合约履行保障者”身份基础上叠加了“市场风险管理者”的特点,清算机构不再是单纯的商事服务提供者,还承担着提供准公共服务的作用。与此同时,全球一些大型综合清算机构逐步形成,同时为场内外交易提供清算,成为重要的跨国金融市场基础设施。我国中央对手方清算目前仍存在明显的业务区分与监管区分,尚未形成融合发展的综合清算机构。全国金融工作会议提出,要加强金融基础设施的统筹监管和互联互通,在全球中央对手方清算融合发展背景下,应关注场内外清算融合发展的法律制度保障,提升金融基础设施的国际竞争力,为建设金融强国夯实基础。

风力发电参与调频市场的机制优化及收益研究

随着风力发电并网容量日益增加,传统能源提供的调频容量已无法满足系统调频需求,目前政策允许风电参与系统调频,但现有调频辅助服务机制无法有效衡量风电参与调频的真实容量,对系统安全稳定运行带来了严峻挑战。在现有调频辅助服务机制基础上,引入风电调频可信度指标及综合调频性能指标对调频市场主体报价进行调整以衡量风电参与调频的真实容量,同时优化现有调频辅助服务机制的补偿细则。针对上述优化部分,建立风电参与调频市场的出清模型。算例结果表明,优化后的机制能够有效衡量风电提供的真实调频容量,促使优质的调频资源优先出清,同时风电可提高调频可信度指标及综合调频性能指标以获得较高的调频收益。

基于全局向局部运行空间投影的多级调度协同模式

随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区域电网调度可行域与省市调度可行域模型,提出可行域模型的降维与线性化处理方法。在此基础上,提出了基于调度可行域的网省协同优化运行机制,重点对网省两级协同运行的业务流程、省市可行域的计算方法进行了探讨。最后,通过区域电网的算例分析,验证了调度可行域模型与两级市场协同运行机制的有效性。

基于多种交易方式的省间省内现货市场双层出清模型

新能源比例不断提升,省间消纳需求不断增加,构建满足全局资源优化运行的省间市场是促进市场效率提升的关键。文中基于多种块交易及小时交易的时间耦合关系,建立了省间省内两级现货市场出清模型。首先,构建了包含普通小时交易、灵活小时交易、常规块交易、可移动式块交易和扩展链接式块交易多种交易方式的混合整数线性规划模型。其次,为解决省间市场主体较多、块交易时间耦合复杂带来的出清难度大的问题,提出了基于省内出清结果的参与省间市场主体的筛选机制,进一步实现基于各省筛选出主体的省间市场出清,通过融合省间、省内出清结果形成最终中标结果。最后,通过多区域互联的IEEE RTS-96系统算例验证该模型的合理性及其作用效果。结果表明,相较于各省单独出清,省间省内两级市场出清提升了整体社会福利。所提方法在提高求解效率的同时,尽量逼近省间整体出清的全局最优解,实现了社会福利最大化。

全国统一电力市场演进过程下省间-省内市场出清及定价模型

为了促进电力资源在省间的余缺互济和在全国范围内的优化配置,我国正有序推进电力市场改革,逐步实现省间-省内市场的耦合和全国统一市场的演进。根据省间-省内市场耦合程度的不同,该文将演进过程划分为三个阶段:分层阶段、松耦合阶段和紧耦合阶段。进一步考虑跨区、跨省以及省内输电的输电费回收问题,跨区直流输电线路与区域内交流输电线路按照传输电量收费,省内线路按照用户负荷用电量收费。构建了面向不同输电费收取方式的出清模型与定价机制,分层阶段采用顺序出清,松耦合阶段采用双层迭代出清,紧耦合阶段采用统一出清,定价机制均采用节点电价定价机制。最后,利用IEEE 39节点和118节点系统进行仿真计算,验证了出清模型和定价机制的有效性,并分析了输电费对出清和定价结果的影响。

计及动态碳排放对新能源消纳市场的价格研究

通过丰富电力市场交易方式,可有效提高新能源消纳水平。针对现有电力市场无法有效控制碳排放的特点,提出计及动态碳排放的电力市场出清方法,将火电碳排放成本动态传导到电价中,从而使部分发电权向新能源转移。同时,当发生弃能时,对弃能机组引入价格因子替换报价,进行电力市场二次出清,深度促进新能源应发尽发,以激励相容机制平衡发电权转受让方收益。采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,提出的电力市场交易机制能有效降低火电机组的碳排放并促进风光消纳,验证了该方法的有效性。

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。

一种基于拉格朗日与时间解耦的超大规模SCUC求解框架

安全约束机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)是电网出清场景中最为广泛使用的一类模型。建立了一种针对超大规模SCUC现货市场出清问题的求解框架,首先提出了SCUC问题的时间解耦求解方法,通过缩小问题的规模来加快求解速度;其次针对时间解耦后模型的子问题提出了拉格朗日松弛求解技术,在不影响求解准确度的情况下,有效降低了关键困难约束的求解难度。数值实验证明,所提出的框架极大地提升了求解效率,且十分稳定。

水电主导现货市场优化出清研究

针对传统以购电经济性为唯一目标的市场出清中梯级水电一边缺水一边弃水的水-电不匹配问题,本研究结合梯级水电运行特性,提出一种水力、电力、价格3因素耦合的出清方法。首先,梳理了梯级水电出清后缺水和弃水两种水-电不匹配的工况,提出用水-电耦合度指标来度量水量与电量匹配的程度,并给出了水-电耦合度的计算方法。其次,建立了适用于水电主导电力市场的水力、电力和价格耦合出清模型,设计了购电成本最小化和水-电耦合度最大化两个目标函数。为了提高模型求解效率,提出模型结构分层、搜索空间缩减和计算时段合并的模型求解综合降维策略,并基于价格排序-粒子群耦合优化算法实现模型求解。最后,以四川省串并混联开发的“3梯8站”组成的虚拟市场进行日前模拟出清。结果表明:与传统以经济性为唯一目标的出清模型相比,水-电-价耦合出清模型的购电费用不变,但水-电耦合度提高了1.57%,证明水-电耦合度最大化目标的加入不会增加购电成本,但对减少出力不足、提升出清结果的可执行率和降低弃水都有显著成效;所提求解策略降低了模型复杂度,提高了求解效率,为解决梯级水电现货市场出清中水-电-价的不耦合问题提供了新思路。

基于价值分配方法的无功辅助服务市场研究

新能源机组并网导致系统电压波动问题,给电力系统的无功调控带来新的挑战。与原有单一的无功调压方式和补偿标准相比,市场化无功调压能够体现不同无功源的时空特性,激励无功补偿设备的投资与建设。为此提出基于价值分配方法的无功辅助服务市场出清机制,激励新能源机组及用户侧无功补偿设备参与无功调压。首先明确市场成员的报价规则,构建市场出清模型;其次制定无功补偿机制,提出基于价值分配方法的无功辅助服务定价公式,采用维克里-克拉克-格罗夫斯机制量化市场成员的真实无功价值,解决无功市场力问题。使用IEEE-30节点数据进行仿真分析,获得各时段无功出力计划、有功网损、无功节点电价和无功补偿费用。结果表明,基于价值分配方法开展无功市场能够激励市场成员真实报价,维持系统电压水平稳定,并使得各类型无功补偿设备获得合理收益。

高水平社会主义市场经济体制的三重追问

高水平社会主义市场经济体制发源于马克思主义经典作家的政治经济学思想,厚植于中国经济体制改革40余年理论创新与实践创新的良性互动。其“更高起点”高在全球治理格局调整和国内社会主要矛盾转化的“时空方位”、坚持党的领导的“阶级方位”、秉持人民至上价值理念的“价值方位”,“更高层次”高在有效市场与有为政府相统一、公平竞争与共同富裕相统一、经济效益与绿色发展相统一、立足内需与扩大开放相统一、政府治理与多元治理相统一、法治规范与道德约束相统一的辩证智慧,“更高目标”高在“建成社会主义现代化强国”总体目标和“产权有效激励、要素自由流动、价格反应灵活、竞争公平有序、企业优胜劣汰”具体目标的有机结合。

欧洲日前统一电力市场耦合出清机制分析及启示

欧洲统一电力市场发展的经验对中国电力市场建设具有重要的借鉴意义。日前电力市场是欧洲统一电力市场建设的基础环节和重要组成部分。首先,梳理了欧洲日前统一电力市场的基本情况,介绍了主要报价形式的概念,进一步总结和对比分析了主要报价形式的特点与应用情况;然后,建立了欧洲日前电力市场出清的基本模型,给出了算法求解的主要流程并分析了其基本原理。同时,进行了算例分析与应用拓展。最后,结合欧洲日前电力市场的研究焦点,分析其未来发展趋势,总结提出了对中国电力市场建设的启示与建议。

含跨省区输电价格及网损率的区域电力现货市场出清模型

为了解决区域电力现货市场协调跨省区送受电优先计划和跨省区中长期交易体系等难题,使区域电力现货市场出清结果可真实反映事先核定的跨省区输电价格和网损率,提出了一种含跨省区输电网损偏差修正的区域电力现货市场出清模型。首先,以中国南方区域电力市场为例,分析了跨省区送受电交易主体和交易体系。其次,提出了一种同时考虑交易成分和物理潮流的网损偏差修正方法,并基于该方法构造了跨省区送受电物理潮流与交易成分相耦合的区域电力现货市场出清模型。最后,采用9节点系统和中国南方电网模拟系统开展仿真验证。仿真结果表明,采用所提的网损偏差修正方法和区域电力现货市场出清模型,可确保在满足系统安全运行约束的前提下,将跨省区输电价格和网损率反映在现货市场出清电价中,有效协调了跨省区送受电优先计划和跨省区中长期交易体系。

高比例新能源下电能量与平衡调节服务联合运营与出清机制

随着规模化新能源的接入,电网安全保供形势日益严峻。在此背景下,计及新能源的安全外部成本,提出了电能量与平衡调节服务的联合运营与出清机制。将电能量成本与安全外部成本耦合叠加,通过联合出清,以市场化方式精准组织平衡调节服务;以合理的价格体现电能的能量价值与安全价值,从而给出明确的价格信号促进平衡责任的分担。最后,通过算例分析,验证了所提运营机制在经济性与鲁棒性方面均具有显著优势。

考虑碳交易的多能互补虚拟电厂优化调度运行策略

我国地形复杂,小气候众多,可再生能源出力曲线难以预测,日益成熟的市场规则和地域性气候的差异很难支持我国的电力市场规律、安全的运行。为此,文章提出一种多能互补的源网荷储一体化虚拟电厂的优化调度策略。提出在日前市场之前增加考虑可再生能源渗透率的可再生能源日前市场,让可再生能源和负荷达成双边交易,来分担可再生能源参与日前市场时不确定性带来的风险。同时对虚拟电厂参与日前市场的全过程进行建模,在日前市场中增加了出清模型来优化市场出清电价和优化各源侧的申报电价。考虑负荷波动,以及渗透到日前市场的可再生能源发电量的波动性,提出考虑备用出清模型来补偿各源侧为应对这些不确定性预留备用而产生的机会成本,并将这类成本按照“谁产生的成本,谁负责”的原则进行分摊,还原成本来源情况。通过搭建虚拟电厂内部碳交易模型,缓解发电侧碳排放交易市场的履约压力。文章采用粒子群优化算法(PSO)对模型进行优化求解,并通过IEEE 30节点算例验证所述方法的有效性。结果表明,该多能互补模型能有效应对在日前市场中不同风光发电情况和渗透率的备用需求变化,最终达到收益最大。

融合碳交易的电力现货市场日前出清机制研究

当前电力市场与碳市场缺乏关联,新能源机组与传统发电机组的市场竞价优势不明确,亟须构建合理的电-碳耦合市场的运行机制,明确新能源发电机组与传统能源机组的市场关系。针对电力现货市场与碳交易市场之间的协同运行问题,从交易主体通过电力交易中心完成碳交易的角度构建一种电-碳市场耦合下电力现货市场激励型日前出清方法,为电力现货市场运行机制优化提供思路参考。首先,从交易数据、交易主体行为和运作机制等方面的协同构建电-碳市场耦合运行框架。其次,设计一种包含预出清和正式出清的电力现货市场激励型日前出清机制,该机制引入基于动态碳排放的碳市场激励因子,对各机组报价进行修正后再次出清。再次,建立考虑电-碳市场耦合的电力现货日前市场出清模型。最后在PJM-5节点电力系统进行算例分析,结果表明该机制下新能源机组的出清电量增加67.29%,碳排放量降低56.29%,碳交易成本降低95.48%;碳交易价格和传统发电商报价的增加会增大新能源机组的出清电量;碳配额比例和新能源发电商报价的增加会增大平均出清价格。