电力用户与发电企业直接交易平台的设计与实现

电力用户与发电企业直接交易利于资源优化配置和企业降低成本、提高效率,还可以有效拉动电力需求,培育新的工业经济增长点和电力需求增长点,实现发电、输电、用电3方共赢。为此设计了电力用户与发电企业直接交易平台。该平台具有交易规则管理、交易流程管理、交易通知发布、交易结果发布功能,满足电力用户与发电企业直接交易要求。

基于多重分形理论的电力交易价格分时段特征分析

利用多重分形理论中的标准多重分形分析、仿多重分形分析、多重分形去趋势波动分析3种方法对PJM 2001年和加州2000年电力市场的峰谷时段进行了研究。通过计算电价的各种分形参数,证实了电价的多重分形特征,并揭示了不同市场不同时段分形特征的差异。研究表明:PJM市场高峰时段的分形谱比低谷时段的更宽,加州市场则刚好相反;2个市场都表现出较强的长程相关性,不过与PJM市场不同的是,加州市场的低谷时段比高峰时段表现出更强的反持久性,但滤去局部趋势后,加州市场并没有经历非持久性阶段。这些差异真实地反映了它们不同的电价特点。

跨区跨省电力交易机制与风险控制策略

开展跨区跨省电力交易是实施能源资源在全国范围内优化配置的重要措施之一。文中给出了跨区跨省电力交易的基本内涵,提出了跨区跨省电力交易的总体思路、交易机制、交易模式;从系统性、实用性的角度,考虑资源优化配置与公平配置的有效协调等因素,给出了3种优化目标架构、4种模式架构、6种主要交易模式;详细论述了跨区跨省电力交易的委托代理机制,给出了各类跨区跨省电力交易的安全校核协调模型。最后,分析了跨区跨省电力交易的各类风险,并提出了控制风险的策略。

中国电力市场体系模式设计(一)互联电网电力市场设计

电力市场建设,必须与本国的经济体制与政治体制改革进程相适应,必须与本国的经济发展阶段(经济模式)相适应,必须考虑资源优化配置与资源公平配置的有效协调,必须从能源产业链(如煤电产业链)整体效率的角度,来设计电力市场体系模式。在中国积极推动电力市场建设的背景下,分析了设计中国电力市场体系模式所面临的基本形势,指出了电力市场建设不可能超越体制改革进程和经济发展阶段,电力市场体系模式建设不可能一步到位,必须有过渡阶段(过渡模式)。同时,分析了电力市场体系模式设计应遵循的基本原则,给出了中国互联电网电力市场体系模式的8种架构和8种协调模型,提出了10种电力市场体系模式,并对主要市场体系模式进行了比较研究。

基于多重分形理论的电力市场风险价值评估

现有的有关电力市场与分形理论相结合方面的研究大多局限于实证分析,还没有上升到风险指标的构造与计算方法层次。在此背景下,首先利用多重分形消除趋势波动分析法对电价波动进行多重分形分析,验证电价波动的多重分形特性。然后,结合回归间隔法,提出了一种适于衡量多重分形分布电价波动所引起的电力市场风险价值的方法,并在此基础上建立了输电公司短期购电组合的风险优化模型。以国际上较为流行的单一购买者模式的电力市场为背景,针对作为单一购买者的输电公司,基于美国PJM电力市场中的实时电价数据,分析了输电公司单位购售电收益因电价波动而产生的市场风险,并以典型日为例进行购电组合的风险优化。算例结果表明,所提出的方法不仅能更准确地描述电价波动,而且可以适应不同时期的电价波动特点并有效量化风险,为输电公司对购电组合进行风险优化提供了新的方法。

电力节能减排与资源优化配置技术的研究与应用

结合中国国情,通过对"差别电量计划"的机理、发电权交易理论、小火电退出的市场补偿机制、跨省跨区外送电交易、大用户直购电交易等问题进行深入研究,提出了电力节能减排与资源优化配置技术(兼顾市场机制与政府宏观调控的节能发电调度技术),该技术通过实施差别电量计划、关停小火电补偿发电量指标交易、"以大代小"的发电权交易、跨省跨区外送电交易、大用户直购电交易等五招"组合拳",提高高效、环保、节能发电机组的市场份额,逐步使小火电机组退出市场,从而促进了电源结构的调整,实现了和谐多赢,既发挥了市场机制在资源优化配置中的基础性作用,又实现了节能减排的目标。

基于节能减排的发电权交易理论及应用 (二)发电权交易分析及应用

结合中国实施的节能减排政策,给出了发电权交易的机理及发电权交易能够实施的前提条件,分析了发电权交易的市场效率、市场风险、市场公平性、市场博弈行为、结算价格的公平性、资源配置效率等。给出了发电权交易理论在9个方面的应用,对省内发电权交易与跨省跨区发电权交易进行了分析比较,并从提高能源总体利用效率的角度,给出了跨省跨区发电权交易的边界条件。最后,对发电权交易与节能发电调度的节能减排潜力(效果)进行了对比分析。

基于节能减排的发电权交易理论及应用 (一)发电权交易理论

结合中国实施的节能减排政策,以电网安全稳定运行及连续可靠供电为约束,以社会效用最优、成交电量最大、能耗最小、污染物排放最少、网损最小化、综合效益最大化为目标,并考虑机组的节点位置等因素,从提高能源总体利用效率以及节能减排总体效果的角度,提出了基于节能减排的发电权交易理论;给出并分析了发电权交易的基本内涵、节能减排效果(潜力)及经济效益,提出了发电权交易的双边协商交易与集中撮合交易的协调方法,设计了10种发电权交易的数学模型及算法,并对每种模型的特点进行了分析和比较。

电力节能减排的理论体系与技术支撑体系

实施节能减排是贯彻落实科学发展观、构建和谐社会战略思想的重大举措,是实现可持续发展的必然选择。文中结合中国国情及节能减排的国际经验,提出了电力节能减排的核心理论体系与关键技术支撑体系架构;从建立节能减排长效机制的角度,提出了市场机制加上促进可持续发展的政策机制、有效监管及节能减排技术支撑体系的节能减排"组合拳";重点研究了中国电力节能减排的市场机制、政策机制、技术支撑体系。

中国电力市场体系模式设计 (二)最优市场结构及市场均衡性分析

在中国积极推动电力市场建设的背景下,对最优电力市场结构理论进行了初步探讨;分析了电力市场体系建设的支撑机制(配套政策)及市场风险防范机制应考虑的因素,建立了互联电网电力市场的市场均衡模型,提出了互联电网中各交易平台之间的交易协调机制和阻塞管理机制,给出了市场均衡模型的收敛性证明。最后,分析了煤电产业链对电力市场体系模式的影响。

多市场分时段下电网公司购售电风险控制优化模型

针对发电侧竞价上网、售电侧价格管制导致中国电网公司的收益空间存在不确定性的问题,为进行电网公司购售电风险控制优化,引入用户需求弹性,采用效用函数方法,建立了电网公司购售电风险控制优化模型,分析了电力公司在合约市场和实时市场购电量优化分配。结果表明,电网公司的风险偏好程度决定了购电量的分配;峰谷分时电价的电价差率和用户需求弹性均影响电网公司的购售电风险;实施峰谷分时电价有利于系统削峰填谷,尤其是在缺电的情况下可以减少电网公司经济损失以降低经营风险。

大规模风电与火电联合外送体系及其利润分配模型

中国风力资源分布集中且远离电力负荷中心,大规模风电的消纳已经成为制约风电从量向质升华的关键问题。而风电与常规能源联合外送作为消纳风电的有效方式已经进入实践阶段。为了研究外送中风电与火电的协调调度、利益分配问题,文中以能源互补外送系统的利润最大化为目标,分别构建了联合外送模式与独立外送模式的调度优化模型,并通过GAMS软件进行优化。基于联合外送与独立外送模式的利润水平,按Shapley值法对能源互补系统中的机组进行利润分配。分析结果表明,利润分配模型充分结合了风电与火电在整个系统中的贡献度进行公平分配,有利于引导风电与火电参与联合外送。

气温影响空调负荷的累积效应导致能耗的分析

大中城市中,空调负荷消耗了大量电能,是电力负荷的重要组成部分。降低空调负荷是节约用电的重点方向,也是需求侧管理的重要方向。空调负荷对气温敏感,且存在明显的累积效应。文中分析了高温季节和低温季节累积效应的基本规律,建立了量化的累积效应后评估模型。通过分析没有累积效应时气温与负荷之间的关系,并与实际情况对比,获得累积效应所导致的电能消耗。对中国北方某市实际数据的分析表明,累积效应所导致的空调能耗巨大,是潜力巨大的节能方向。

电动汽车节能与减排潜力计算模型

电动汽车作为未来汽车行业的发展方向,其节能与减排效果受到广泛的关注。通过对比电动汽车与燃油汽车的能耗及污染物排放情况,建立了电动汽车节能与减排潜力计算模型,模型考虑了电源结构、火电结构及线损率对单位电量平均煤耗率及污染气体排放的影响。以2015年为例进行分析,首先采用弹性系数法对机动车保有量进行了预测,利用所建立的模型对3种不同的发展情形下的电动汽车节能与减排的潜力进行了分析。结果表明,使用电动汽车在节约能源的同时可以减少污染气体排放,是缓解我国能源安全问题、改善城市空气质量的有效手段。

节能发电调度经济补偿机制市场模型及算法

实施节能发电调度将引起各方利益的重大调整,节能发电调度经济补偿机制的建立有利于保障节能发电调度的顺利实施。分析了实施节能发电调度需要解决的经济补偿问题及补偿原则,并提出了节能发电调度的3种基本补偿模式;以电网安全稳定运行及连续可靠供电为约束,以"社会效用最优、成交量最大"为优化目标,并考虑"节能、环保、经济、公平"等因素,建立了节能发电调度经济补偿机制的市场模型,并提出了模型求解的4种算法。

集中调度与发电企业自主调度相协调的节能调度体系

中国电力调度长期采用高度集中的调度模式,保障了电力系统安全,但一定程度上影响了节能发电调度的开展。提出发电企业自主调度的概念,在调度计划的形成过程中,在保证系统安全的情况下,赋予发电企业一定自主权。提出了将集中调度与发电企业自主调度相协调的节能调度体系。在初始计划的形成中,调度机构给出一定的框架性约束,允许发电企业在框架性约束范围内,自拟发电计划;经调度机构综合、校核和修订后,形成初始可行的发电计划;发电计划形成后,允许发电企业根据实际情况,适当调整,并经安全校核后完成修订,以实现节能减排的目标。

基于小波分析与广义自回归条件异方差模型的短期电价预测

由于电价波动具有非线性及波动集群现象,因此提出了一种基于小波分析和广义自回归条件异方差模型相结合的短期电价预测新方法。首先应用小波分解原理将电价序列分解成低频部分和高频部分,在此基础上对各子序列分别建立广义自回归条件异方差模型并进行预测;然后利用小波理论对各子序列的预测结果进行重构,实现对原始电价序列的预测;最后以美国加州电力市场历史数据为例进行了验证,结果表明本文方法是可行和有效的。

节能调度环境下风电、水电与抽水蓄能电站联合运行优化模型及应用

为吸纳弃风、增加风电并网量,基于节能发电调度办法,以发电产生的燃煤成本、机组启停成本及污染排放成本最小为目标,提出了风电、火电联合运行优化模型和风电、火电与抽水蓄能电站联合运行优化模型。算例分析表明,与选择火电作为风电备用服务相比,当选择抽水蓄能电站作为备用服务时,燃煤发电成本、启停成本及污染排放成本明显降低,弃风被完全消纳。选用抽水蓄能电站作为风电备用服务具有显著的环境效益。

火电、风电与抽水蓄能电站联合运行成本效益分析模型研究

为解决风能发电中的弃风问题和降低CO2的排放,提出了火电、风电与抽水蓄能电站联合运行成本效益分析模型。仿真计算结果表明,利用抽水蓄能电站替代火电厂作为风能发电的备用服务,可吸纳未被利用的风能、减少燃煤机组的使用、增加电网吸纳风电的能力、降低CO2的排放量,具有显著的环境效益。以仿真结果为目标值,对火电、风电与抽水蓄能电站联合运行成本效益分析模型进行敏感性分析发现,风电并网量是CO2减排和电网购电利润减少的敏感性因素。

联合采用下偏差和信息熵描述风险的动态购电策略

考虑到购电风险的根源在于不确定性,提出基于下偏差-信息熵的联合风险度量指标,其中下偏差衡量损失发生的可能性和损失的大小,信息熵衡量损失的不确定性。在机会约束规划的框架下,构造供电公司在多个市场购电的动态组合优化模型,将实际收益不小于给定目标收益约束在一定置信水平下,这样在风险最小化的同时把收益约束在可接受的水平。采用粒子群优化算法求解所发展的优化问题。仿真结果表明,所提出的方法能够更加全面和准确地度量购电组合风险,供电公司的目标收益和多个市场电价的不确定性程度都会影响其购电决策。