基于共享储能的台区多元负荷协同控制策略

大规模不确定可再生能源的接入,对台区电网负荷的灵活性调整提出了更高的要求。基于共享储能的商业模式,考虑各类电器设备的用电及功能特性,提出了台区多元负荷协同控制策略。提出了基于共享储能的台区多元负荷协同优化框架,并详细阐述了多元负荷的协同控制过程;根据负荷的可调特性,对用户负荷进行分类,建立负荷功率模型和舒适度成本模型;建立了以用电综合成本最低为目标的用户层优化模型和以调峰为目标的台区层优化模型。基于实际数据进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效保证新能源的消纳,降低峰值负荷,并协助用户参与电力辅助服务市场。

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。

电解铝工业园区的源荷协同优化配置方法

随着风电和光伏并网容量的不断增加,其固有的波动性与间歇性特征加剧了火电机组调峰的难度。电解铝负荷具有耗电量大、调节速度快等特点,可作为负荷侧灵活性资源参与系统规划。分析了电解铝负荷的生产原理与供电方式,推导了电解铝负荷的功率与产量的关系,进而建立了电解铝负荷的多阶段需求响应模型。针对电解铝工业园区,以新能源场站的建设成本与工业园区电力系统的运行成本最小为目标,计及电解铝负荷的调节时间、调节深度等特性,建立了考虑电解铝负荷需求响应的源荷协同优化配置模型,促进电解铝负荷与火电机组、可再生能源的协调互补。在求解时,使用变量替换、大M法对模型中的非线性约束进行线性化,将原问题转化为混合整数二次规划问题,从而实现利用商业求解器快速求解。采用实际算例进行仿真计算,结果表明所提方法可以同时兼顾系统经济性与新能源利用率,实现电力系统经济优质运行的目标。

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。

计及碳捕集电厂灵活运行与需求响应的多时间尺度调度

充分挖掘电力系统潜在的灵活性资源可有效提高系统中可再生能源的消纳能力。碳捕集电厂可降低电力系统中碳排放,同时也提供潜在的灵活调节能力。本文建立了需求响应与碳捕集电厂的灵活调节模型,提出了计及碳捕集电厂灵活运行与需求响应的多时间尺度调度方法,并将其应用到电力系统的调度运行中,实现系统运行总成本的最小化。在日前调度阶段,采用需求响应、碳捕集电厂灵活调节来时移负荷需求,以实现系统低碳经济运行的目标;在日内调度阶段,采用预测控制模型来校正日前调度计划,以保证实时功率平衡。结果显示,需求响应和碳捕集电厂灵活运行可提高系统的可再生能源消纳量,同时可分别降低18.7%和1.4%的总成本,协同碳捕集电厂与需求响应可降低系统总成本20.1%,效果显著。

碳——绿证联合交易和月度集中竞价交互的双层优化策略

“双碳”目标下,碳排放权交易和绿证交易通过市场调控的方式来促进可再生能源消纳。论文针对月度集中竞价交易存在的可再生能源消纳不足、绿证和碳排放权购买成本过高等问题,提出碳—绿证联合交易与月度集中竞价进行双层交互的交易模式。首先,根据月度集中竞价交易的电量出清结果,提出基于碳排放实测量熵值和核查法综合计算火电机组的碳排放权配额。其次,分析可再生能源发电的变化情况,提出基于月度可再生能源消纳的权重指标计算绿证配额。然后,基于广义虚拟经济理论,设计虚拟的绿碳标的物,构建以实体效益和虚拟价值最优为目标的碳—绿证联合交易模式,提出碳—绿证联合交易与月度集中竞价交易交互的双层联合交易策略,优化发电商在月度电量、绿证和碳排放权上的交易值。最后,算例验证了所提策略的有效性,可通过资源优化配置来促进机组节能减排,推动能源转型和建立环境友好型社会。

基于多代理的需求响应协调控制策略研究

本文通过研究风电功率预测的不确定性和负荷参与需求响应特性在时间尺度上具有协同性的特征,通过分析多代理系统及风功率不确定性模型的特点,建立考虑多代理的需求响应协调控制模型,以负荷代理自身收益最大,调度成本最小为目标对模型在多时间尺度上进行协调优化,提高负荷侧资源参与电网调节的能力和风电等可再生能源的消纳率。

虚拟电厂源-荷协调多目标优化调度

借助虚拟电厂(virtual power plant,VPP)平台,兼顾多元互补的电源侧与综合考虑需求响应的负荷侧的双侧协调配合,在考虑VPP经济性与可再生能源消纳的基础上,增加环保性目标,建立VPP源-荷协调多目标优化调度模型。针对多目标优化问题,首先根据法线边界交叉法(normal boundary intersection,NBI)将其转化为一系列单目标优化问题,再利用自适应免疫遗传算法求解这类单目标优化问题,获得一系列均匀分布的Pareto最优解,最后根据层次-熵值组合赋权法决策出折中最优解。以某区域VPP为例进行仿真,验证所提方法可兼顾VPP的经济性、环保性与可再生能源消纳,同时表明源-荷协调运行的VPP,通过优化调度能有效提高可再生能源消纳水平,降低系统运行成本和对环境的污染。

基于可再生能源经济调度时序模拟的绿色证书市场交易研究

梳理可再生能源发电商、常规能源发电商与售电公司等交易主体之间的电力、绿色证书供需关系,以各发电商的利益最大化为目标,建立考虑绿色证书的能源经济调度模型,求解消纳保障机制下发电商电力调度及证书交易策略;通过算例分析说明了绿色证书机制提高可再生能源发电商收益的有效性,消纳责任权重对于绿证价格变化、市场力抑制等市场良性运营具有重要作用。

计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究

在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。

考虑高比例新能源消纳的多能源园区日前低碳经济调度

为提高清洁能源利用率和降低碳排放,缓解全球能源危机和温室效应,提出一种考虑高比例新能源消纳的多能源园区日前低碳经济调度模型.首先,向园区引入储气设备和储热设备后,进一步挖掘能源耦合设备的潜力,探究电动汽车充电方式的影响;其次,基于阶梯型价格曲线建立了价格型联合热电需求响应模型;然后,考虑综合能源系统低碳运行,构建了碳捕集和储碳设备模型;最后,提出多能源园区日前低碳经济调度混合整数线性规划模型.算例分析表明,所提模型能提高能源利用率和园区调度灵活性,有效降低园区碳排放量,增加园区收益,促进高比例新能源的消纳.

考虑可再生能源消纳责任的售电公司购电决策分析

作为电力交易的主要参与者之一,售电公司须积极承担消纳可再生能源的责任。为分析可再生能源消纳责任考核对售电公司的影响,建立购电组合投资模型。模型采用场景法描述现货电价、可再生能源出力等因素的不确定性,以考虑条件风险价值的交易成本最小化为目标制定售电公司最优购电策略,并引入消纳责任考核的惩罚机制,实现对考核力度作用的评估。模型采用MATLAB中YALMIP工具箱进行线性规划的求解。采用算例仿真分析风险偏好程度、消纳责任指标、可再生能源预测准确度、监管部门惩罚力度等因素对售电公司最优购电策略的影响,验证了模型的有效性。

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。

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。

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。

基于消纳责任权重的两级电力市场优化运行模型

在中国电力消纳保障机制和新配额制的实施背景下,为了使省内消纳责任主体完成消纳考核,如何利用市场机制激励可再生能源跨省跨区消纳是关键问题之一。为此,借助于省间-省内两级市场,引入了省间可再生能源交易商代理省内消纳责任主体参与省间可再生能源市场交易。在两级市场框架下,以市场运行成本最小化为目标,建立了一种非线性的双层优化消纳模型。上、下层的出清结果作为对方层级的计算参数,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和拉格朗日对偶理论,将上述双层非线性问题转化为单层线性问题求解。最后,为验证所提模型的有效性对某地区进行算例仿真,分析不同消纳责任权重、绿证价格下的市场运行成本,结果表明两级市场能够有效降低省内消纳责任主体完成考核的市场成本,促进可再生能源的跨省跨区消纳和电力市场的绿色、经济运行。

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。

考虑省间交易与源荷互动协调的新能源消纳机制

为解决因新能源迅速发展和电网调峰能力不足所引发的新能源消纳问题,提出了一种考虑月度省间交易与源荷互动协调的新能源消纳优化模型。首先,从交易上报、出清、结算分摊3个角度,设计了用户参与新能源消纳的省间交易机制。其次,综合考虑电价因素与社会因素对用户需求响应能力的影响,提出一种考虑社会环境因素的用户需求响应模型。然后,精细化考虑电力用户的需求响应参与度、需求响应能力以及机组的出力限制等因素,提出一种促进新能源消纳的中长期源荷协同的双层优化模型。以某省电网为例进行分析,结果表明该模型可以有效提升新能源的消纳,实现电网公司、新能源厂商、用户的共同盈利。

可再生能源建筑供能系统性能比较研究

为研究不同类型可再生能源建筑的供能系统性能,分别在两栋位置相邻,结构、体型、材料相同的教师公寓楼楼顶搭建了空气源热泵热水系统试验台与紧凑式全玻璃真空管热水系统试验台,进行了同环境、同周期系统性能试验,对供能系统性能及性能参数进行了分析,利用可拓理论分析得出:两种供能系统性能参数的权重系数相等;水温度对可再生能源供能系统性能的综合关联度Kj(1)为2.07,进水温度的综合关联度Kj(2)为2.04,气温的综合关联度Kj(3)为2.14,太阳辐射的综合关联度Kj(4)为4.97,日照时数的综合关联度Kj(5)为3.78。