基于条件风险价值的备用成本分摊方法

电力系统风险因素是引起备用的主要原因,实现备用费用在各风险责任方之间公平合理地分摊是推进电力市场改革的重要一步。将备用容量和备用电量区分开来,通过类比条件风险价值的方法,建立了基于条件风险备用的容量费用分摊模型。该模型考虑了风险因素概率分布偏度对备用的影响;基于谁引发谁承担原则,建立了电量费用分析模型。利用以上模型可以科学地实现正负备用费用的分摊。最后,采用修改IEEE30节点进行仿真分析,验证了该分摊模型的有效性。     

基于条件成本收益分析的旋转备用优化配置

电力系统需要权衡可靠性和经济性以实现旋转备用的优化。基于整体均值的传统可靠性评估方法和指标,将高损失—低概率事件与低损失—高概率事件同质化,无法反映决策者的风险偏好和关注的损失范围,也无法体现旋转备用配置对极端损失情形的敏感性。文中引入条件可靠性评估的方法和指标,建立条件成本收益分析模型,在决策者关注的风险范围内优化旋转备用。通过逐时段地进行时序解耦的机组组合,确定运行成本和开机方式;再对在线机组进行状态抽样,计算条件可靠性成本,确定使该时段条件总成本最小的条件最优旋转备用容量。最后,进行一次完整约束的机组组合,将备用要求分配至机组。算例表明,决策者的主观风险偏好对最优旋转备用方案有显著影响,随着关注的损失范围由整体平均转向极端不利,系统对旋转备用的需求持续提升,甚至超出现有装机容量的提供能力。     

基于条件风险价值的含风电电力系统旋转备用效益研究

由于风电出力的波动性和间歇性,大规模风电并网使得旋转备用效益和风险的矛盾更加突出。考虑系统上、下旋转备用的容量成本和能量成本,以及因购买上旋转备用而减少的失负荷损失和因购买下旋转备用而减少的弃风损失,以期望旋转备用效益最大和系统损失的条件风险价值(CVaR)最小为两个目标,建立基于条件风险价值的含风电电力系统旋转备用效益-风险模型。采用蒙特卡罗法模拟实际负荷功率和风电出力的预测偏差,并改进多目标粒子群优化算法,用于求解得到期望旋转备用效益-风险有效前沿和日前旋转备用计划,以及不同可靠性水平、置信水平对期望旋转备用效益和风险的影响。最后,通过算例验证了该模型和算法的可行性。     

微电网发电备用配置优化问题

作为反映微电网发电容量充裕性的重要指标,微电网不可再生分布式发电备用(简称发电备用)配置与微电网运行可靠性与运营经济性密切相关。针对微电网中可再生分布式发电与负荷需求的高度不确定性,将微电网备用分为外部与内部两类备用,前者为大电网参与微电网备用(简称大电网事故支持备用),而后者则包括发电备用、储能、低电价与高赔偿两种可中断负荷。为兼顾微电网运行可靠性与运营经济性,提出微电网发电备用配置优化问题,并从模型建立与求解两个方面对该问题进行较为全面的评述。强调为提高微电网发电备用配置的经济性,需要充分利用微电网各类备用之间的经济互补特性,以量化指标反映微电网各类备用的配置成本与调度风险,并以两者之和最小为目标函数来优化发电备用配置。     

基于条件成本收益分析的长期备用规划与决策

备用容量规划对电力系统的异常状态和极端损失情形敏感,而传统的基于整体均值的可靠性成本和收益不能反映决策者对高损失-低概率事件的特别关注。将条件可靠性成本和收益的概念引入长期备用规划问题,在决策者关心的损失范围内进行条件成本收益分析,得到的条件最优备用容量能够反映决策者的风险偏好和经验。进行接受裕度校验,从条件总成本的角度确认是否接受最优备用容量,以及接受或拒绝该方案的确信程度。基于序贯蒙特卡罗模拟计算条件可靠性收益,进而求解模型。对IEEE-RTS79的算例分析表明：决策者的风险偏好对备用容量的规划有显著影响,随着关注的损失范围由整体平均转向极端不利,系统对备用容量的需求持续上升。     

计及V2G备用服务的交易模式

随着电动汽车的普及,电动汽车接入电网(vehicle-to-grid,V2G)备用的引入将不可避免地影响传统备用市场交易模式。从可靠性和经济性角度,对比分析了V2G备用与发电备用的异同,指出了含V2G备用的市场交易特点,并分析了在一定可靠性要求下,未来交易中备用需求、供给与价格间之间的联动关系。以此为基础,提出了以购置成本和风险成本总和最小为目标,以可靠性综合电价作为衡量指标的计及V2G备用服务的备用交易新模式,并基于顺序投标法给出了具体求解方法。该模式综合考虑了电动汽车用户参与备用服务的违约概率和传统发电备用的事故概率,实现了V2G备用与发电备用的联合优化调度,为未来含V2G的备用服务交易模式提供了一种新思路。最后,通过算例验证了所提交易模式的有效性和正确性。     

电力市场中电能与旋转备用的二层优化模型

基于二层规划理论,构建了能量与旋转备用的协调优化模型。模型分别以发电费用和反映旋转备用配置相关的指标函数为上层和下层决策的目标函数,计及网络约束和发电系统的“N -1”安全约束,将备用容量的配置与预想可靠性水平联系起来,从而明确了旋转备用需求和各发电机组所承担备用的份额。模型的分层结构较好地体现了主能量市场和旋转备用市场的主辅关系,而下层决策目标函数的灵活性可适应电力市场的不同发展阶段。以IEEE30节点系统为例进行仿真,验证了模型的有效性。     

电力市场中的备用需求和备用调度

文章对两种确定备用需求容量的方法 ,即确定性方法和概率性方法进行了介绍 ,并对两种方法进行了分析比较。概率性方法能更好地反映系统的可靠性 ,确定更为合理的备用容量。综述了电力市场下几种确定备用需求的概率性方法 ,提出了一种以用户要求作为可靠性风险指标的确定备用容量的方法 ,并对负荷的不确定性以及最优化备用需求可能带来的新的策略竞价等问题进行了探讨。     

电力市场中的备用需求和备用调度

确定性方法和概率性方法是 2种不同的确定备用需求容量的方法 ,2种方法相比 ,概率性方法能够更好地反映系统的可靠性 ,确定的备用容量更为合理。在分析概率性方法的基本原理的基础上 ,结合电力市场对几种确定备用需求的概率性方法 ,进一步提出了一种以用户要求作为可靠性风险指标的确定备用容量的方法。对于最优化备用需求所带来的新的策略竞价问题 ,较好的一个方法是对系统中非计划停机采取惩罚 。     

基于全概率风险度量的电力系统备用风险评估方法

为了量化分析源荷双侧预测误差引起的电力系统备用缺额风险,提出了一种基于全概率公式和条件风险价值的风险度量,作为表征随机误差潜在风险的评估指标。为了明确不同的风险等级,以风险价值为临界点,将常规机组的备用缺额风险划分为缓冲区和极端区,并计算不同风险区域的条件期望损失。针对风电、负荷预测和可中断负荷的预测误差,引入机会约束目标规划构建常规机组的可调备用约束,依据不同的风险等级将备用缺额风险转化为不同类型的风险成本,引入模型目标函数中以确保电网运行的安全性。为了提高模型的求解效率,采用分段线性化方法将非线性模型转化为混合整数线性规划。     

现货市场中考虑系统运行约束的发电投资风险估计

提出一种在现货市场下对发电资产做实物期权估计和风险评估的改进模型。利用修正后的中值回复模型来描述电价随机过程,该模型考虑了波动性、不确定性和多重周期性等电价特性。在发电商有功优化输出模型中加入系统运行约束。基于上述电价过程和优化输出模型,可对发电资产做实物期权估计。为方便发电投资的风险管理,采用风险价值(value at risk,VaR)和条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)等风险计量指标对发电投资作风险估计,帮助发电投资者做出正确的投资决策。基于IEEE 30节点系统的数值仿真实验验证所提出方法的正确性和有效性。     

考虑不确定性物理边界的灵活爬坡备用分布鲁棒经济调度

面对新能源不确定性的影响,需要充分挖掘电力系统的灵活调节能力。为此,提出了一种基于数据驱动分布鲁棒机会约束的灵活爬坡备用经济调度模型。考虑新能源不确定性功率波动的物理边界,利用Wasserstein距离构建模糊集,从而建立更加准确的不确定性模型。采用联合机会约束控制第二阶段安全越限风险,在保证安全鲁棒性的同时,避免过于保守的决策结果。基于仿射决策规则和条件风险价值理论,将两阶段分布鲁棒问题近似为线性模型,从而实现高效求解。以改进的IEEE 9节点系统为算例验证所提方法的有效性,探究了训练样本量对结果的影响,并将所提方法与鲁棒优化方法和随机优化方法进行对比。     

考虑条件风险价值和阶梯碳交易的综合能源系统优化调度

为进一步提升综合能源系统环境效益,减少新能源出力不确定性所带来的潜在风险,提出了计及条件风险价值(conditional value at risk, CVaR)以及阶梯碳交易的综合能源系统优化调度模型。考虑到系统风电和光伏出力不确定性可能带来的影响,采用条件风险价值量度不确定性带来的潜在风险,并将碳捕获技术、电转气设备以及阶梯式碳交易机制引入系统调度模型,构建了综合考虑系统运行成本和碳交易成本的优化调度目标函数,由于所建立模型为混合整数规划问题,采用CPLEX求解器进行求解,设置4种场景进行验证分析,算例表明所提模型可有效减少二氧化碳排放,在兼顾经济性和环境性的同时引入CVaR,可避免由于忽略风光不确定性所带来的较为乐观的调度结果,使系统最终调度结果更为合理。     

基于条件风险价值的购电组合优化及风险管理

以条件风险价值为市场风险计量指标对供电公司收益?风险进行量化,建立了以收益最大化为目标的多市场购电组合优化模型。以在3个电力市场中购电为例,将上述模型转化为线性规划问题进行求解。计算结果表明,所提出的模型为供电公司的购电决策与风险评估提供了新方法,可使供电公司在满足一定风险约束的前提下具有最大购电收益。     

考虑风险测度的配电网精准投资项目优选模型

随着配电网发展面临的不可控因素增多且配电网投资竞争加剧,电网企业须更多考虑投资风险、单位投产效益等精准投资要素。为此,文章融合配电网发展诊断指标,建立配电网项目投资效益评估的双层指标体系,用以计及单位投资效率与宏观投资效益。并采用条件风险价值测度将单个项目收益率的分布特征计入投资风险,定义了含风险偏好置信度的投资风险最小目标函数。然后,将投资总额、电网发展需求、项目间耦合关系等作为约束,构建了以效率与风险为目标的配电网投资组合多目标优化模型,应用模糊满意度理论求解得到投资策略。最后,以某电网某批次投资计划20个项目进行算例仿真,并分析了风险偏好及目标倾向对配电网精准投资的影响。结果表明,所提模型能较好地反映配电网投资的风险水平,并通过投资组合规避风险,实现了整体投资效益约束下,投资效率与风险均衡的配电网项目优选。     

计及运行风险和备用可用性的含风电系统两阶段优化调度

针对风电和负荷的不确定性对系统日前调度的影响,提出一种计及运行风险和备用可用性的日前两阶段优化调度方法。首先,考虑风电和负荷的不确定性及容许误差区间,利用条件风险价值(Conditional Value-at Risk, CVaR)度量系统调度运行风险。然后,建立日前两阶段优化调度模型。其中第一阶段优化模型以包含风险成本的系统运行成本最小为目标函数,优化制定有功调度及备用计划,保证系统运行经济性。基于第一阶段优化结果生成极限潮流场景集,第二阶段优化模型校验极限场景下的备用可用性并将结果反馈至第一阶段模型,确保系统运行鲁棒性,并提出迭代求解算法。最后,以IEEE39 节点系统和实际区域电网为算例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于多运行场景与富氧燃烧捕集技术的低碳能源系统容量优化配置

针对光热(concentrating solar power, CSP)电站利用率低、风电场弃风率高以及传统燃气机组碳排放水平较高且受“以热定电”的运行限制等问题，引入富氧燃烧捕集技术对传统机组进行改造，配置含热回收的CSP电站实现热电解耦，耦合高温固体氧化物电解池等能量转化设备，构建了电-热-氢低碳能源系统及其容量优化配置方法。首先，考虑到风电出力和光照强度的不确定性以及与电负荷之间的时序相关性，建立了基于两阶段时空聚类的多运行场景提取模型。其次，在基于概率的多运行场景基础上，通过条件风险价值(conditional value at risk, CVaR)理论度量因不确定性带来的风险，以总成本最小为目标，构建低碳能源系统容量优化配置模型。最后，通过算例进行仿真验证，结果表明该系统满足负荷需求情况下，可降低年碳排放量和弃风率，提高CSP电站利用率，并为不同风险偏好的决策者面对系统容量优化配置问题时提供了定量依据。     

省级电力公司的购电决策模型及其模糊优化算法

采用条件风险价值对省级电力公司的购电组合风险进行度量,对条件风险价值的连续表达式进行推导;构建基于投资组合理论下的省级电力公司购电组合优化模型.将对数型隶属函数引入模型中,采用模糊数学优化理论对多目标模型进行求解,得出最优购电策略.     

广泛负荷聚集商市场策略建模及风险效益分析

分布式电源、储能设备及主动负荷等需求侧资源可通过广泛负荷聚集商的统一管理参与电力市场的运营,其在提升系统经济效益的同时,也给系统优化调度带来挑战。建立了广泛负荷聚集商管理多种需求侧资源参与电力主能量及辅助服务市场的日前、实时两阶段随机优化市场策略模型,同时采用条件风险价值(CVaR)方法对市场价格波动及需求侧资源不确定性风险进行管理。利用夏普利值(Shapley value)分配方法及风险贡献度理论,对各类需求侧资源在广泛负荷聚集商运营中的效益及风险贡献进行分析。算例说明了所提出模型的有效性,定量说明了广泛负荷聚集商在需求侧资源聚合管理中提升效益、平抑风险的两方面作用,以及各类需求侧资源在聚集商运营中的效益及风险贡献。     

考虑碳捕集与CVaR的电力系统低碳经济调度

碳捕集电厂能够实现高碳火电的低碳化，是降低碳排放的有效举措之一。伴随着风电渗透率的不断增加，且风电出力具有间歇性等特点，给电力系统带来巨大的调峰压力。通过综合灵活运行碳捕集电厂中的溶液存储设备进行“能量时移”，以解决系统接入大规模风电所造成的调峰问题。同时考虑到风电的随机性会增加调度运行中的风险，引入金融风险管理方法中的条件风险价值(conditional value-at-risk, CVaR)对调度运行中的风险成本进行度量，以系统运行经济性最高为目标，建立计及CVaR含碳捕集电厂与风电电力系统的综合低碳优化调度模型。通过仿真算例证明了所提模型的可行性，在有效降低系统的碳排放与运行风险的同时保证系统经济性最优。