面向电力现货市场的独立储能经济性分析与容量补偿机制探索

新型储能技术的快速进步为提升电力系统灵活性提供了更多技术选择,也为构建竞争性灵活资源市场提供了条件。国外部分独立系统运营商为适应储能物理特性,在能量市场、辅助服务市场、容量市场、输电资产方面做了机制探索;国内一系列电力体制改革文件强调探索容量补偿机制以鼓励新型储能投资建设,但国家层面尚未出台针对新型储能的容量补偿政策。结合主流新型储能技术经济参数与国内典型地区现货市场价格曲线,测算了现货市场环境下各类新型储能经济性差异与未来趋势,并基于国内外容量补偿机制经验与研究成果,研究不同容量补偿机制情景下容量电价对提升新型储能经济性的作用。研究发现,以锂电池为代表的新型储能已开始显现相对于抽水蓄能的经济性,赋予新型储能独立市场地位,鼓励其参与电力现货市场,有助于降低新能源发电系统消纳成本。然而,目前新型储能参与电力现货市场仍面临阻碍,为此在容量补偿、现货与辅助服务市场建设等方面给出了政策建议。

适应新型电力系统的电力互替品市场——(二)商品形态及形成机理

当前的电力现货市场基础理论是在新能源占比极低情况下提出的,其所依据的“分时交易”假设无法适应新型电力系统新能源占比日渐趋高、调节需求日益增加的新情况。为此,文中舍弃“分时交易”的基本假设,将功率曲线作为有机整体进行交易,探讨商品形态及形成机理。首先,分析对比“分时交易”与系列论文提出的“整体交易”中商品的形态,揭示“分时交易”中电力商品在各时段同质的假设在实际中不能成立的根本原因。其次,从市场组织者角度出发,探讨电力互替品的性质与形成过程,指出电力除具备生产使用价值外,还具有平衡价值,并定义互替电量、调节电量分别对这两种价值进行表征与量化。进而,从市场主体角度出发,以电力互替品的形成成本最小为目标,提出市场主体自主优化形成电力互替品的方法。进一步指出,各主体还可互补聚合形成电力互替品,适应海量分散的新型市场主体进入市场。最后,算例从量、质、价三个方面展示电力互替品的形成过程,分析了影响电力互替品形成成本的关键因素。电力互替品的形成过程,正是市场主体从计划式的“被动提供灵活性”变为市场化的“主动提供灵活性”的过程,也正是系统调节能力的挖掘提升过程。

现货市场环境下考虑条件风险价值的风电场最优售电模型

随着我国电力市场的逐步开放,风电产业进入市场成为必然的发展趋势,风电场的售电决策和风险评估是其适应市场的关键。为根据风电场在现货市场环境中对风险和收益的不同偏好,提出相应的售电决策,使得收益最大化和风险最小化。提出了一种考虑条件风险价值的风电场最优售电双层优化模型。将风电场在现货市场中的报量和报价分别作为模型上下层的优化目标进行求解,考虑了预测偏差对售电计划的影响,并以偏差惩罚的形式并入目标函数,同时运用条件风险价值法来控制风电场出力的不确定性,得到风电场不同风险偏好下的报量报价曲线以及综合效用。最后,以某地区工程实际数据为例,利用所提模型就不同的风险系数和偏差价格系数对风电场在日前市场中的报量和报价进行了仿真,验证了所提模型的有效性与合理性。

计及随机变量相关性的多点线性化概率潮流计算

为满足考虑源荷双侧强不确定性场景的“双高”电力系统潮流分析计算需求,提出一种新型的概率潮流计算方法。基于核密度估计建立输入随机变量的概率分布模型,构建Copula函数刻画多维随机输入变量间的相关性,获取更加符合系统实际运行情况的样本数据。引入多点线性化潮流计算方法,在降低非线性潮流计算量的同时减小单点线性化潮流计算的截断误差。在IEEE-30节点系统上进行算例测试,验证所提方法的准确性和有效性。

考虑碳交易下虚拟电厂参与现货市场竞价和调度策略

以虚拟电厂参与电力现货市场竞争的博弈过程为研究对象,求解以虚拟电厂总收益最大为目标的虚拟电厂参与现货市场的最优购、售电策略;并在日前市场成交电量的基础上,设计以偏差考核成本最小为目标的虚拟电厂参加实时市场的优化调度策略。最后通过算例验证了售电公司采用虚拟电厂聚合方式能够通过对分布式能源调度控制来增加在购售电决策时的灵活性,从而提高自身运营收益,为售电公司组合资源提供了技术支撑。

基于加权灰度图与混合阈值分割方法的光伏热斑检测

在光伏红外热图像中,热斑和部分高温工作区的亮度非常接近。在利用传统的阈值分割技术提取热斑时,往往会将工作区也一并分割出来,形成虚假热斑。结合Otsu算法和Sauvola算法的优点,提出了一种基于加权灰度图的混合阈值分割方法。通过对灰度图加权处理,降低工作区亮度,从而增强热斑与工作区的对比度,改善热斑的可视性。利用Otsu算法与Sauvola算法二值化灰度图,并根据二值图差异度计算混合阈值,以此消除虚假热斑的干扰。实验证明,该方法适用于检测存在高温工作区的光伏板热斑,能够精准有效地分割热斑。

备用与现货电能量市场模型衔接机制研究

现货电能量市场与备用市场在市场组织与出清模型上衔接紧密,为研究不同的衔接机制对总发电成本、能量备用市场价格等市场绩效指标的影响,建立日前电能量备用联合出清模型,并依据出清次序和机组组合阶段目标函数成本项这2个划分标准来建立4种顺次出清模型。基于IEEE 118节点系统开展仿真,研究分析不同衔接机制下的有关电力市场绩效指标及形成差异的原因,并通过改变系统参数与边界条件,研究不同衔接机制下市场出清的可行域。结果表明,联合出清模式的总发电成本、市场电价等绩效指标更优,可以更好地调用系统灵活资源,同时还具有最大的出清可行区间。能量优先出清同时在机组组合综合考虑备用成本的顺次模式,在总发电成本、市场电价等绩效指标以及出清可行域上仅次于联合出清模式。最后基于仿真及理论分析结果给出了在备用市场建设初期,宜采用“先能量后备用,能量出清结果作为备用市场出清边界条件,机组组合考虑备用成本”的顺次出清模式,以及长期转向联合模式的建设方案。

光伏建筑研究文献计量学分析——基于2003-2023年WOS核心合集数据库

在建筑上安装光伏是建筑业降碳减碳最有效的途径,了解国内外光伏建筑的发展动态对我国部署光伏具有重大意义。对Web of Science中的核心合集数据库中5 275篇关于光伏建筑的文献进行计量研究分析。采用CiteSpace 6.2.2版本和战略咨询智能支持系统对相关文献进行了发文机构、发文量、国家地区、关键词共现、关键词突现、关键词聚类和关键词时间线图分析。研究发现,光伏建筑主要分为热效能、可再生能源管理和光伏发电系统三大研究领域,近些年的研究热点集中在光伏发电的能源管理问题和光伏发电量问题上。

面向典型负荷曲线的油浸式电力变压器动态载荷能力评估方法

开展油浸式电力变压器动态载荷能力评估,保障设备安全运行条件下提高设备利用率和迎峰能力,是资产精益化管理的发展方向。该文首先分析动态温升模型的热参数,使用光纤实测的绕组热点温度数据对热参数优化并对温升估算模型进行改进,最终热点温度估算最大误差不超过3K,其次结合变压器运行工况,综合考虑热点温度、顶层油温、寿命损失及套管和分接开关最大允许电流等约束,提出了一种基于负荷循环迭代的变压器动态载荷能力评估方法,并分析了典型负荷曲线及环境温度曲线的提取方法,最后针对变压器在不同场景下的多个动态载荷能力评估应用实例进行研究,确定变压器的动态载荷能力及限制因素。结果表明,套管和分接开关最大允许电流可能成为限制变压器动态载荷能力的主要因素,较额定工况,不同场景下变压器载荷能力可提升28%以上,具有较大的载荷潜力。

不同市场环境下贵州省抽水蓄能电站的电价形成机制研究

在梳理我国抽水蓄能电站电价政策演变历程的基础上,针对贵州省电力市场的发展方向,制定了针对贵州省乌江流域抽水蓄能电站在不同电力市场环境下的电价形成机制,分别对现货市场形成前后电力市场环境下的电量电价和容量电价进行测算。结果表明,在不完善的电力市场环境下电站上网电价为0.351 5元/(kW·h),抽水电价为0.263 6元/(kW·h),站点容量电价为668.50~771.70元/(kW·a);在较完善的电力市场环境下峰谷电价差为0.331~0.504元/(kW·h),站点容量电价为586.17~689.37元/(kW·a),可认为现阶段未形成现货市场的情况下严格执行两部制电价是合理有效的,未来形成现货市场后将由市场竞争生成电价。

现货市场中实现保供目标的容量补偿定价方法

为解决电力现货市场环境下的电力系统装机充裕度不足的问题,提出一种实现电力系统保供目标的容量补偿定价方法。首先,根据保供要求的电力系统可靠性标准,构建基于内部收益率评估的机组投资、退役决策模型;其次,通过“机组电能市场收入评估、机组容量补偿收入评估、投资退役决策”的迭代,确定目标年份市场中分类型机组的预期装机;然后,计算目标年份的可靠性指标,根据可靠性指标与标准的偏差调整容量补偿价格,使得发电充裕度能够满足目标年份系统的可靠性标准。算例结果表明,所提定价方法能够在保证电力系统可靠性的基础上,降低电力用户的综合购电成本。

基于藤Copula理论的海上风电建模及电力市场运行分析

海上风电因具有更高的发电利用小时数,将成为中国实现“碳中和·碳达峰”的重要技术选项。随着海上风电装机容量的不断提升,其出力的间歇性、波动性将对电力系统的安全稳定和电力市场的经济运行造成显著影响。为刻画不同站点间风速的相关性,基于藤Copula理论对海上风电的出力进行建模,并利用C藤Copula函数构建多风电场出力的联合分布模型。在此基础上,提出基于共识聚类的电力市场典型阻塞场景构建方法,并采用简化的中国广东省电网架构数据开展算例仿真计算,对大规模海上风电并网前后电力系统的发电结构、碳排放量、市场电价等关键指标的变化进行实证分析。

MATPOWER在电力系统最优潮流实时电价中的应用

根据实时电价理论,结合实时电价与最优潮流之间的内在联系,运用MATPOWER计算最优潮流、求解实时电价,并通过对IEEE14节点的范例进行计算,结果证明该方法效果最佳。

考虑风电出力和电价不确定性的水风联合现货市场竞价策略

以风电为代表的新能源参与现货市场已是大势所趋,但出力不确定性导致其市场竞争力较弱,而电价的不确定性又进一步增大了其承担的收益风险。联合具有灵活调节能力的水电是有效的解决途径,而制定符合决策者风险意愿的竞价策略则是其中亟须解决的关键问题。为此,从价格接受者角度提出了水电联合风电参与现货市场的竞价模型。模型中采用笛卡尔积组合后的典型场景集描述风电出力、市场电价等多种不确定性,采用条件风险价值衡量不确定性导致的市场风险,并以风险因子作为决策者风险偏好纳入决策过程。通过引入0/1整数变量,将模型中的非线性函数转换为混合整数线性规划模型予以求解。以中国西南某省梯级水电站和风电场为背景,验证了模型的有效性,并进一步分析了风险偏好对竞价决策的影响。

基于边际成本比较型竞价模式的电力现货市场机制设计

在建设新型电力系统、极端天气频发、一次能源价格飙涨、保供电常态化等背景下,文中提出了基于边际成本比较型竞价模式的电力现货市场机制,为统筹多市场主体利益、协调省间与省内交易提供了可行思路。首先,深度解析了现有电力现货市场机制在统筹多市场主体利益上面临的挑战,在采用边际成本比较型竞价模式的基础上,深入考虑不同类型发电机组的成本特性,提出了一种两阶段分层边际定价的电力现货市场机制,可有效统筹发电侧成本的可疏导性、用电侧电费的可负担性以及新能源机组的激励性。然后,提出了基于边际成本比较型竞价模式的省间-省内两级现货市场机制,并对其应用价值进行了探讨。最后,基于电力现货市场仿真平台开展算例分析,对所提市场机制的有效性和可行性进行了验证。

考虑灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的现货电能量市场出清模型

为解决风电不确定性引起的系统爬坡能力不足、高比例风电接入时系统总运营成本偏高等问题,提出了计及改进灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的现货电能量市场出清模型。首先,分析了单台机组在出力状态、投入/退出过程中需要满足的爬坡速率约束,以及系统因净负荷波动需要满足的爬坡能力约束,提出了改进的灵活爬坡辅助服务产品。然后,以发电计划和机组状态为决策变量,构建了计及灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的目标函数。最后,通过两个算例从风电预测误差、风电渗透率和弃风惩罚成本等不同角度进行深入分析,验证所提出清模型的有效性。算例结果表明,所提出清模型既提高了系统运行的灵活性和经济性,又提升了高比例风电的消纳能力。

基于双层委托代理的电网代理购电最优合同设计

为有效传导一次能源成本,工商业用户现已全部进入电力市场,不满足直接市场交易条件的用户由电网代理购电参与市场,并逐步缩小电网代理购电范围。为满足当前市场需求,需要设计电网代理购电最优合同,考虑用户选择电力市场代理商的决策,并激励用户授权售电公司参与市场。依据委托代理理论,提出了基于双层委托代理的电网代理购电最优合同设计,上层电网-用户委托代理模型描述了电网在用户收益最大化目标函数下的代理购电最优合同设计。下层用户-售电公司委托代理模型描述用户授权售电公司参与市场的博弈行为,并以此作为上层模型的用户激励约束。最后,通过算例验证了所提出模型的可用性,并基于对模型参数与优化结果的影响分析给出了模型参数测算和基于用户画像应用不同的电网代理购电合同的建议。

电力现货市场下山东电化学储能电站净收益分析

总结山东电力现货市场下电化学储能电站的相关政策。通过分析储能电站的各项收益、费用,得出电化学储能电站净收益的计算公式。通过分析电站净收益与上网电量、度电价差、综合效率、采用“两充两放”运行策略的关系,研究典型工况下临界点度电价差。通过山东某在运100 MW/200 MW·h电化学储能电站案例分析验证了净收益计算公式的有效性。研究结果可以为优化电站运行策略、提高电站收益水平提供参考。

多交易模式下混合式抽水蓄能电站优化调控策略

“双碳”目标下,实现常规水电与抽水蓄能二者功能结合的混合式抽水蓄能电站是水力发电的新趋势,而如何制定合理的调控策略是混合式抽水蓄能适应电力市场发展的关键难点。因此,提出了一种适用于混合式抽水蓄能电站的多交易运行模式,同时根据常规水电与抽水蓄能的特点提出了混合式抽蓄电站内部协同调控方法。多交易模式下混合式抽水蓄能的常规水电部分实行峰谷电价结算、抽水蓄能部分实行两部制电价结算,同时允许电站保留容量电费参与日前现货市场出清。基于该运行模式和调控方法,以混合式抽水蓄能电站利润最大化和社会福利最大化为目标提出了双层优化调控模型。最后通过算例分析证明了所提模型的有效性,同时分析结果表明所提混合式抽水蓄能调控策略有利于实现水电资源的合理利用,对比不同单一交易运行模式电站利润至少提高1.2%。

售电公司电力现货交易操作风险管控探究

在研究电力现货交易操作风险的基础上,提出了交易过程中的四类风险,并有针对性地提出了“四确认一停止”和“唱复诵”相互交融的交易操作管控措施,为售电公司有效减少和防止交易误操作的发生提供参考和借鉴。