“碳达峰、碳中和”目标下的电力系统成本及价格水平预测

电力系统在碳达峰碳中和目标实现过程中,电源结构、电网形态等将发生重大变化,系统成本也将随之改变。在综合考虑电源结构、发电造价、燃料成本、电网投资等因素变化基础上,采用经营期法和“成本+收益”方法,开展中远期电力系统成本及价格水平预测。研究结果表明,未来电力系统各环节成本均呈上升趋势,其中电源侧成本在2040年前快速增长、之后相对稳定,而电网侧成本保持小幅上涨趋势。该研究可为进一步完善电价机制和市场化制度、加强电力系统成本疏导和公平分担提供参考依据。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

不同投资主体电池储能系统的经济性

基于不同投资主体,着重分析电网侧和新能源电厂侧电池储能系统的经济性,考虑并量化储能各方面的效益和成本。电网侧模型包括低储高发套利、减少常规备用容量、减少电网停电损失、降低电网网损和延缓电网升级投资等5个方面的效益,以及投资建设和运行维护等2个部分的成本;新能源电厂侧模型包括减少新能源发电旋转备用容量、减少新能源并网通道的建设容量、减少碳排放的环境效益和假想峰谷上网电价下的低储高发套利等4个部分的效益。以安徽金寨地区实例仿真分析,结果表明:目前电池储能系统能够盈利但成本较高,投资回报率偏低。     

高比例新能源接入下电网输配电成本多主体分摊模型

合理疏导高比例新能源接入下电网输配电成本是推进新型电力系统建设的重要环节。针对高比例新能源接入催生的输配电成本分摊疏导问题，提出了面向系统接网成本和强化成本的多主体划责分摊模型。首先，对于接网成本，考虑到新能源企业成本承担能力存在差异，以企业异质性为特征聚类甄别得到新能源企业集群后，基于新能源企业集群内部成本责任度量分摊接网成本。其次，对于强化成本，基于强化成本效益核算源网侧电网强化成本，分析新能源并网风险因素，考虑强化成本的共享属性构建新能源企业聚合体-联盟聚合体双层成本分摊结构，并引入风险因子量化新能源并网风险对强化成本的影响程度，进而采用不可分成本衡量新能源并网风险，提出基于EANS-Owen值的强化成本分摊模型。最后，通过算例验证了所提模型能公平合理疏导输配电成本，为面向新型电力系统的电网投资规划提供理论支撑。     

高比例新能源接入区域电网稳定控制技术探讨

有色金属行业等一些高耗能生产企业为降低生产成本,在具备条件的地区自建电厂或与主网联网或孤网运行.随着国家环保政策从严以及新能源发电成本的大幅下降,建设新能源电源成为新的选择,然而新能源发电具有间歇性且涉网鲁棒性较差,高比例新能源接入后恶化电网面的稳定问题.从高比例孤立电网存在的频率等问题出发,结合实际工程经验,介绍了稳定控制系统、低频低压减载系统、新能源功率控制系统、负荷平衡技术、负荷调频技术、调压调频技术等在区域电网稳定控制中的应用,为新能源接入区域电网稳定运行控制提供参考.     

大规模新能源接入后系统调峰能力与 常规电源开机方式关系研究

近年来,风、光电等新能源发展迅速,而相配套的水、火电等常规能源发展速度放缓,且在电网并网电源结构中,所占比例呈逐年下降趋势。以某电网为例,从风电反调峰出现概率、风电对电网负荷波动的实时贡献率指标以及光电的出力特性等几方面分析大规模新能源系统接入电网后对系统调峰产生的影响。并对该电网水、火电等常规电源的现有开机方式与系统调峰之间的关系进行了研究。在此基础上核算出该电网的调峰能力以及能够接纳风、光电等新能源的规模。     

基于区间数的分布式电源投资效益分析

针对分布式能源投资,提出3种分布式电源投资模式,包括合同能源管理模式、能源企业(电网企业、发电商或新能源企业)投资模式、用户单方投资模式。结合区间数理论从净现值、动态投资回收期、内部收益率3个方面对分布式电源的投资效益进行评价,分析了分布式电源投资所面临的不确定因素,重点研究了分布式能源投资中的节能服务公司、用户、电网企业等利益主体的经济效益。最后,通过一个冷热电三联供分布式电源投资算例,以区间数的形式分析了该分布式电源的投资效益,并对比了不同投资模式间的经济效益,验证了所提方法的合理性,同时证明了分布式电源能够实现各利益主体共赢。     

大规模新能源接入后系统调峰能力与常规电源开机方式关系研究

近年来,风、光电等新能源发展迅速,而相配套的水、火电等常规能源发展速度放缓,且在电网并网电源结构中,所占比例呈逐年下降趋势。以某电网为例,从风电反调峰出现概率、风电对电网负荷波动的实时贡献率指标以及光电的出力特性等几方面分析大规模新能源系统接入电网后对系统调峰产生的影响。并对该电网水、火电等常规电源的现有开机方式与系统调峰之间的关系进行了研究。在此基础上核算出该电网的调峰能力以及能够接纳风、光电等新能源的规模。     

AGC协调优化策略

随着建设新能源为主体型电网目标的提出,协调新能源主要形式之一的光伏发电系统配合传统水、火电同步机组参与电网频率调节是保证电网稳定运行的必要措施。针对包含光伏以及水火机组系统的二次调频过程,综合考虑系统中火电成本及污染,水电振动区等各类型机组在AGC环节中的特点,通过基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-III）的多目标进化算法对各类型机组出力进行协调优化。最后,在DIgSILENT软件中,搭建了包含光伏并网系统以及调频环节的IEEE 39节点仿真系统,通过与传统比例分配策略的对比验证了所提优化策略的优越性。     

基于区块链和市场机制的新能源消纳优化调度策略

为充分发挥市场调节能力,顾及电力交易规模大、频率高、参与主体类型多以及交易需求多样的特点,提出一种基于区块链和市场机制的新能源消纳优化调度策略。对基于区块链的电力市场交易机制框架进行说明,分时段对供电电源主体从发电类型、价格和输电损耗3个方面进行评估,依据评估结果结合发电特性对各类电源进行分时段调度,确保新能源的优先消纳;在新能源大发阶段通过电网价格调节手段激励用电负荷积极参与新能源消纳;同时电源和负荷主体都可以响应电网调频调压需求并提出相应报价,协同电力市场交易各方积极参与电网的稳定控制。仿真实验表明提出的新能源消纳优化调度策略可促进新能源的消纳,促进电网短期电力调度与新能源波动性的结合,助力能源系统升级。     

英国和德国可再生能源制度比较分析

在概述英国配额制和德国固定电价制的基础上,深入分析了两种机制在价格、电量、平衡三方面可能存在的风险,通过对两国可再生能源发展状况的比较,说明了固定电价制的优势。固定电价制能够减少发电商的风险,更加有效地促进可再生能源的发展。最后,给出了对我国可再生能源发展的启示。     

利用节能减排专利技术构筑具有中国特色的发电交易调度新模式

在深入比较分析现有发电竞价交易的一部制电价、两部制电价和差价合同3种模式利弊的基础上,提出有效功率耗量准则,依据该准则,发明了发电竞价交易节能减排新模式.该模式既追求有效功率耗量减小,又追求有效功率费量减小,实现资源的高效配置,为减排成本进入交易与调度系统搭建平台;将电力的交易与调度分别设计成金融系统与物理系统,使电网的自然垄断属性与电力的商品特性得以充分体现,为电网的安全可靠运营提供技术保障.并针对新模式的发电竞价交易的结算规则、纳什平衡和发电商的博弈策略等方面进行论述.通过模拟仿真分析,证明该模式的可行性.     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

The existing electricity market mechanisms designed to promote the consumption of renewable energy generation complicate network participation in market transactions owing to an unfair market competition environment, where the low cost renewable energy generation is not reflected in the high bidding price of high cost conventional energy generation. This study addresses this issue by proposing a bi-level optimization based two-stage market clearing model that considers the bidding strategies of market players, and guarantees the accommodation of renewable energy generation. The first stage implements a dual-market clearing mechanism that includes a unified market for trading the power generations of both renewable energy and conventional energy units, and a subsidy market reserved exclusively for conventional generation units. A re-adjustment clearing mechanism is then proposed in the second stage to accommodate the power generation of remaining renewable energy units after first stage energy allocations. Each stage of the proposed model is further described as a bi-level market equilibrium problem and is solved using a co-evolutionary algorithm. Finally, numerical results involving an improved IEEE 39-bus system demonstrate that the proposed two-stage model meets the basic requirements of incentive compatibility and individual rationality. It can facilitate the rational allocation of resources, promote the economical operation of electric power grids, and enhance social welfare.     

Bi-level optimization based two-stage market clearing model considering guaranteed accommodation of renewable energy generation

Outage recovery is important for reducing the economic cost and improving the reliability of a distribution system (DS) in extreme weather and with equipment faults. Previous studies have separately considered network reconfiguration (NR) and dispatching mobile power sources (MPS) to restore the outage load. However, NR cannot deal with the scenario of an electrical island, while dispatching MPS results in a long power outage. In this paper, a resilient outage recovery method based on co-optimizing MPS and NR is proposed, where the DS and traffic network (TN) are considered simultaneously. In the DS, the switch action cost and power losses are minimized, and the access points of MPSs are changed by carrying out the NR process. In the TN, an MPS dispatching model with the objective of minimizing power outage time, routing and power generation cost is developed to optimize the MPSs’ schedule. A solution algorithm based on iteration and relaxation methods is proposed to simplify the solving process and obtain the optimal recovery strategy. Finally, numerical case studies on the IEEE 33 and 119-bus systems validate the proposed resilient outage recovery method. It is shown that the access point of MPS can be changed by NR to decrease the power outage time and dispatching cost of MPS. The results also show that the system operation cost can be reduced by considering power losses in the objective function.     

基于风电成本和火电利润的风电定价机制

当前实行的风电分区域固定电价制度没有动态反映风电成本变化,造成财政资金浪费;更重要的是,没有给出发电成本和合理利润的具体核算过程,固定电价的合理性存在不足。提出了一种基于风电成本和火电利润的风电定价机制,并以某火电厂和某风电场为例介绍了所提电价机制的实施过程,验证了该电价机制的合理性。     

A methodology for analysis of the renewable electricity feed-in tariff markets

A feed-in tariff model has been enacted in most countries and is well accepted by the European Commission. In principle, the model offers long-term contracts to eligible renewable energy producers, typically based on guaranteed prices for fixed periods of time for electricity produced from renewable energy. This paper presents a methodology that has been developed for the feed-in tariff market approach, which should gradually help eligible producers become better prepared for market competition after long-term contracts expire. The central part of this methodology is the correction of the current guaranteed prices, based on the calculation of the cost-effectiveness ratio of the market model to the current feed-in tariff or non-market model. The common features of the designed market models are the market component, a combination of the guaranteed price with and without market indexing, and the sum of the reduced guaranteed price and the spot electricity price. The methodology has been applied to the current non-market model implemented under Croatian jurisdiction. In this case, seven different market models were designed, which are compared to the existing non-market model. The results of the cost-effectiveness ratio according to different types of renewable energy and market models for a certain period of time are given, described and used for the correction of the current guaranteed price. The first market model has been selected as the most appropriate to replace the existing non-market model in Croatia.     

电力市场初期两部制无功定价方法

提出了一种电力市场初期的两部制无功定价方法,以有功电能成本和无功电量成本最优为目标函数,以潮流方程为等式约束,以运行及安全约束为不等式约束。建议的内点非线性规划法原理简单、计算量小。所提两部制无功电价模型的核心想法为:一方面,提出电力市场下无功源以运行成本参与竞争,以解决现有的一部制电价对无功的运行成本补偿不足的问题;另一方面,提出一种新的无功容量电价分解方案,以解决现有的一部制电价对无功投资成本回收不明确的问题。电量电价加容量电价形成了建议的两部制无功电价。IEEE-30节点系统算例验证了建议的无功优化算法和无功价格模型的有效性和实用性。     

新能源并网功率智能控制系统的设计与应用

分析了当前新能源并网功率控制中仍存在的问题,介绍了新能源并网功率智能控制系统的功能设计与控制策略。提出新能源电站灵敏度在线计算方法。首先,根据新能源电站并网网络确定状态估计等效设备,再基于电网实时运行方式计算等效设备的灵敏度并转换为新能源电站灵敏度,据此确定参与断面控制的场站/机组及其功率调整量,解决了复杂断面结构下的风火协调控制问题。新能源参与调峰控制时,跟踪火电机组负备用并考虑机组调节速率,同时实时监视区域控制偏差,一旦出现异常则及时调整正在执行的指令,保障自动发电控制考核指标满足要求;综合新能源电站的发电能力、装机容量及电网接纳空间确定控制序列并动态更新,在最大化利用接纳空间的同时实现资源优先与兼顾公平的站间控制。结合山西电网实例,证明了系统在保障电网安全稳定运行、提升新能源消纳及促进新能源电站公平调度方面的有效性。     

电力行业氮氧化物减排成本核算与价格政策研究简

分析了我国制定氮氧化物价格政策的必要性,并应用污染物边际处理费用函数对电力行业氮氧化物减排进行成本核算。结果显示,平均单位脱硝总成本为1.19分/kWh,现行1.0分/kWh的脱硝补贴电价难以弥补脱硝运营成本和投资,建议将现行脱硝电价补贴额度至少提高至1.20分/kWh。     

考虑能量-辅助服务下的园区综合能源系统多时间尺度优化模型

在“双碳”目标下,构建以新能源为主体的新型电力系统必将推动用户侧参与能量的实时平衡调控。在具有冷、热、电、气多能运行的综合能源系统中,通过结合多种可调资源的辅助调节,协调内部运行策略以支撑和响应电力系统的实时平衡,可促进园区的经济用能及地区新能源消纳。为此,以综合能源系统为视角,提出考虑能量-辅助服务市场环境下的多时间尺度优化模型,通过向电网提供调峰调频等辅助服务以优化园区的用能成本,通过等价线性化的方法求解非线性规划问题。仿真算例分析表明：在所提优化模型下,园区以多能协调互补实现经济用能的同时,通过参与调峰、调频辅助服务有效促进地区新能源消纳及实时平衡。