电-热综合能源市场下的光热发电商运营优化与决策分析

针对当前太阳能利用效率较低和中国光热发电市场化交易程度较低,对光热发电商(CSPS)参与电-热综合能源市场的交易进行了研究。构建了含CSPS等多主体参与的电-热综合能源市场双层模型,其中上层为各主体的决策模型,下层为市场运营机构的统一出清模型,并采用非线性互补算法对该KKT条件模型进行求解。以中国某实际光热电站为例,在多类典型场景下,研究了市场类型、网络阻塞、光照变化等外部因素,以及储热容量这一内部因素对市场均衡及光热收益的影响,并给出了市场利润最大化条件下的最佳储热容量配置策略。结果表明：CSPS同时参与电力、热力市场时,相较于只参与电力市场,可以显著增加其利润,规避阻塞风险,提高太阳能利用效率,并且可以稳定市场价格,缓解电网阻塞,改善社会福利;在相同装机容量下,光热较传统光伏发电,市场竞争能力得到显著提升。     

促进新能源消纳的光热电站现货交易模式及竞价策略

随着光热电站建设规模的增大,光热电站发电商将具有一定的市场力,有必要研究光热电站作为定价型市场主体参与日前电能量市场的策略。建立一个随机双层优化模型,考虑风电出力的不确定,将全场景可行随机优化算法应用于投标报价问题以处理不确定性,保证在所有场景下决策的可行性。改进的IEEE 30节点测试系统及西北地区实际系统的算例结果验证了所提竞价决策方法在提高光热电站发电商获利能力和社会效益、促进新能源消纳等方面的实用性和有效性。     

计及输电约束的电力远期与现货市场联合均衡分析

针对当前国内、外电力市场的实际运营要求,研究发电商在远期合同市场和现货市场中的博弈问题,建立了一个考虑输电约束的两市场联合均衡模型。该模型所描述的均衡问题是一个具有均衡约束的均衡问题(EPEC),可用非线性互补方法求解。算例证明了模型和方法的合理性和有效性。结论显示在现货市场中以线性供应函数投标的发电商能自愿参与策略性远期合同交易,从而有效缓解其市场力,而且输电网络约束、发电成本及需求弹性等因素都会影响发电商的远期合同交易策略。     

电力批发市场设计的经济学原理

电力批发市场构建是电力市场化改革的出发点和归宿,应基于经济学视角讨论其设计原理。电力是系统实时集成的产品,电力系统的安全、可靠是电力市场运行的物质前提。但电力市场的本质是经济关系,是竞争性电力交易关系的构建和制度安排。单向竞争的市场与双向竞争的市场之间,交易者之间的关系不同,交易中的“权、责对等”方式不同,进而能量市场的构架、主能量的现货出清机理等,也有明显差别。由此而导致两种不同的电力批发市场模式：一种是“单边（向）交易”,通称“强制性电力库”;另一种是“双边（向）交易”,也称“双边（向）交易+平衡机制”。电力市场的顶层设计,应以交易关系的构建为起点,以“权、责对等”为基本的逻辑主线,在制度的成本与收益比较基础上,选择“性价比”高的交易模式。     

考虑光热电站调峰补偿的高比例新能源电力系统经济调度EI北大核心CSCD

近年来,西北地区新能源装机容量不断增加,电力系统调峰问题凸显,通过当地新兴灵活可控的光热发电参与调峰能有效缓解上述问题。首先,着重考虑光热电站出力下调而导致的热电转换效率损失,分析光热电站运行成本,建立其深度调峰成本模型,进而得出光热电站参与调峰辅助服务的补偿。其次,考虑深度调峰成本的前提下,以系统综合运行成本最优为目标,构建考虑光热电站调峰补偿的电力系统日前优化调度模型。最后,通过IEEE-30节点对所提补偿方法及调度模型进行算例仿真。算例结果表明,该补偿方法提高了光热电站参与调峰的积极性,所提调度模型能够利用光热电站灵活调节的调度优势,提高电力系统风光消纳水平的同时降低运行成本。     

基于效用函数的发电商竞价策略研究

随着电力市场改革的进行,发电侧开放的程度不断加深,在此背景下,如何提高发电商竞价效率,提出最优报价以获得最大收益,在交易过程取得竞争优势,成为发电企业急需解决的问题。通过引入效用函数,以发电商收益效用最大化为目标,构建了发电商最优竞价贝叶斯博弈模型,根据纳什均衡解提出了最优竞价策略,最后结合实际电力市场交易数据进行了算例分析,并对影响报价的主要因素进行了深入讨论,验证了模型的适用性和有效性,可以为发电商参与电力市场交易提供有益指导。     

考虑碳减排的发电商电量上网机制设计

现行的发电商上网电量基本上是按发电容量等比例确定,而上网电价则实行统一的“标杆电价”。基于碳排放约束下总上网电量发电成本最小原则,设计寡头发电商的上网电量分配机制与上网电价机制,并与现行的电量上网机制进行数值分析比较,分析结果表明：（1）新机制可诱导发电商真实地报告自己的成本类型、以保证碳排放约束下总发电成本最小目标的实施;（2）相对于现行的等比例电量上网机制,新机制有利于减排CO₂,且在相同排放水平下可节省总的发电成本;（3）新机制下低排放发电商电量优先上网,且可促使高排放机组逐步退出市场。     

计及置信容量的光热电站储热容量优化配置

为探索光热电站的容量价值,文中基于光热电站的容量置信度和度电成本,提出一种光热电站集热面积和储热容量优化方法。文中建立光热电站发电效率模型和经济性模型,基于序贯蒙特卡洛方法计算发电系统可靠性,使用粒子群算法计算光热电站置信容量,研究太阳倍数和储热时长分别对光热电站容量置信度和度电成本的影响;并以容量置信度和度电成本作为优化目标,使用加权理想点法建立目标优化函数、熵权法确定指标权重值,对太阳倍数和储热时长进行优化。以西北某地区光热规划为例,使用该地区实际太阳辐照资源数据建立模型,发现随着太阳倍数和储热时长的增加,容量置信度单调递增,而度电成本呈先降后升的趋势,可优化得到约束条件下最佳太阳倍数和储热时长。     

考虑碳捕集电厂综合灵活运行下的含P2G和光热电站虚拟电厂优化调度

为了实现电力系统能源低碳化,大力发展碳捕集与封存技术和风光等新能源是低碳化的重要举措。但碳捕集电厂的最小出力技术约束和风电的反调峰特性限制了风电消纳和碳减排,利用碳捕集灵活运行方式下储液罐进行“能量时移”和“碳转移”,间接消纳风电和减少碳排放。利用碳捕集设备捕集的CO₂作为电转气原料,降低碳封存成本和电转气成本,进一步消纳弃风电量并获得售气收益。由于负荷具有早晚高峰特性,因此利用含储热式光热电站的良好调峰性能将白天的部分热量转移至晚高峰发电,缓解系统调峰压力。为此,文章构建了碳捕集电厂综合灵活运行下含电转气和光热电站虚拟电厂优化调度模型。并运用Matlab软件中YALMIP工具包中的商用求解器Cplex对模型进行优化计算。仿真结果表明,所提模型能进一步减少弃风、减少碳排放和缓解调峰压力。     

基于主从博弈的发电商与大用户双边合同交易模型

在开放的电力市场环境下,双边合同交易的竞争不仅包括合同签订双方即发电商和大用户之间的竞争,还包括多个发电商之间为获得更多的发电量而产生的合同电价的竞争。在此背景下,文中构建了计及多个发电商与多个大用户之间的双边合同交易的主从博弈模型。其中发电商的目标是通过与其他发电商进行非合作博弈,从而确定最优合同报价以使其通过双边合同售电的利润最大;而大用户则根据发电商的报价及预测的现货电价来选择其购电策略,从而使其购电成本最小。对主从博弈的纳什均衡解的存在性进行了证明并给出了博弈纳什均衡解的求解思路。算例结果表明博弈的参与者,即发电商和大用户都因参与博弈而受益。     

计及实时电量交易的售电公司日偏差电量考核优化模型

启动现货市场的目的是建立电力中长期交易和现货交易相结合的市场化电力电量平衡机制,而在市场运营机制不完善的建设初期,以日为结算期的短期考核机制有利于市场公平交易,稳定现货市场中的电力电量波动。为了更直观地体现短期偏差电量考核对售电公司收益及经营策略的影响,构建了计及日偏差电量考核机制的售电公司日前市场收益模型。基于实时市场购电和与储能电站电量交易,建立了以售电公司收益最大化为目标的日偏差电量考核优化模型。基于广东省2017年交易数据模拟典型日现货交易和实际用电情况,对比分析模型优化效果,并对统一出清价和单位考核成本及与储能电站的交易电价、正、负偏差量进行了敏感性分析。结果表明：该优化策略可明显提高售电公司收益;统一出清价、单位考核成本和向储能电站购电电价对额外成本影响最大,向储能电站售电电价对额外收益影响最大,正、负偏差量对售电公司整体收益影响最大。     

考虑光热发电的集中充电站有序充电决策

光热发电（concentrating solar power, CSP）作为一种重要的可再生能源发电技术, 通过聚光集热器、储热设备和汽轮机组等设备发电。相比光伏发电, CSP利用储热设备（thermal storage system, TSS）实现了类似传统燃汽轮机的调节性能好、爬坡能力强等出力特性, 并可在夜间或无光照时段持续放热发电。因此, 考虑CSP可为集中充电站提供可控、持续、稳定出力和良好的辅助服务, 利用其与集中充电站联合运行, 提出了考虑CSP的集中充电站有序充电策略, 构建了以集中充电站日购电成本和向电网缴纳的系统负荷波动惩罚费用综合最优为目标的有序充电模型。算例表明, 考虑CSP的集中充电站有序充电策略可有效降低购电成本和平抑系统负荷波动。此外, 对比分析了光伏发电和CSP对运行结果的影响, 对不同储热设备容量配置下的运行结果作了比较分析。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

区域电力市场竞价交易模型与交易机制的研究(一)竞价交易模型及其机理、水电参与市场竞价的模式及电网安全校核机制

在设计区域电力市场的竞价模式和规则时,必须考虑资源优化配置与资源公平配置的有效协调,坚持做到公开、公正、公平的“三公”原则,努力实现各方利益的平衡协调,同时还要充分考虑如何保证电网的安全稳定运行,努力实现市场交易与电网调度的有效配合。基于上述理念,文中深入分析研究了影响中国区域电力市场竞价机制的因素、区域电力市场竞价的目标模式选择、区域电力市场竞价交易模型与竞价交易机理及水电参与市场竞价的模式,提出了兼顾电网调度、电网安全稳定运行与市场交易相协调的区域电力市场竞价交易模型及电网安全校核机制。     

基于区块链的微电网合作博弈电力交易优化

微电网可实现分布式电源的有效整合,减少新能源间歇性波动对主网造成的影响。为更好的实现微电网的优化运行,文章提出了基于区块链和博弈理论的微电网电力交易模型。首先,建立微电网P2P(Peer-to-Peer)电力交易系统的总体架构,对区块链网络、智能合约逻辑进行设计;进一步,通过分析微电网中各用户主体的效益,优化交易过程中的用户匹配;接着,利用合作博弈算法实现微电网P2P电力交易定价模型。最后,仿真及分析结果表明,基于区块链与合作博弈的交易模型能有效实现用户间电力交易,有利于构建公开、透明、高效的市场环境,可确保用户收益最大化。     

计及热惯性及光热电站的综合能源系统优化

传统热电联供联合调度中,燃气轮机(gas turbine, GT)机组“以热定电”的运行模式极大地限制了系统的调峰能力。提出一种光热电站(concentrating solar power, CSP)参与供热的综合能源系统优化调度方法,并在调度过程中考虑供热网络和供热区域的热惯性。首先,构建光热电站参与电热联合系统调节模型,发挥其供能潜力。其次,构建热网管道和建筑物集群的热惯性模型,挖掘其虚拟储能的特性,在满足各项约束的条件下实现两类热惯性与CSP的协同优化运行。在仿真分析中构建5种对比场景,验证了热网和供热区域的热惯性与CSP储热系统(thermal energy storage, TES)相互协调在提升系统运行经济性、风电上网率和降低系统碳排放方面的有效性。     

基于区块链下光伏微电网交易市场化中的应用分析

实现光伏发电特别是分布式光伏发电市场化交易具有广阔前景。基于能源互联网条件下的电力市场化交易也是未来光伏新能源的发展方向。基于区块链典型特征,分析了区块链和能源互联网交易的共同属性,验证了能源互联网领域区块链的安全性能;根据分布式光伏电站分布范围广、非随机平稳特征等特点,提出具有储能设施的分布式光伏电站微电网区块链交易模型,并应用于实际微电网分布式光伏电站中。实验结果表明,文中所提出的交易模型在交易效率、交易成本方面具有一定优势,可为分布式光伏电站区块链交易实现提供一定实践基础。     

美国电力市场中的金融交易模式

介绍了在美国电力市场中,为了规避价格风险而设计的日前市场和实时市场双结算体系,以及双边交易和电力金融期货的交易结算模式,分析了其对电力市场的稳定和电力系统运行的作用,揭示了其规避风险和适应电力系统实际运行的原因,并指出,日前市场、双边交易和电力金融产品等非实时电力交易是为适应电力商品的特殊性而提出的金融交易模式。最后对我国的电力市场交易的发展提出了建议。