国家绿色电力证书交易市场与省级日前电力市场协调均衡机制设计

2019年颁布的《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》标志着我国可再生能源消纳进入强制考核时代,建立绿色电力证书(简称"绿证")交易市场十分必要。针对各省面临的可再生能源消纳任务,设计了国家绿证交易市场和省级日前电力市场协调均衡机制。针对发电侧可再生能源电厂间的差异性,创新性建立了基于熵权法的绿证核发评价体系用以指导可再生能源的绿证核发;从消纳考核要求出发,构建了省级日前电力市场出清模型与国家绿证交易市场出清模型,发电商和售电公司共同参与省级日前电力市场进行电量和绿证的直接交易;在国家绿证交易市场中,受到不同可再生能源消纳配额百分比的影响,售电公司通过竞价进行绿证的购买和售出;算例分析验证了所述机制的可行性和有效性。     

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。     

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。     

计及光伏不同交易模式的售电公司日前市场购售电策略

随着我国电力体制改革的深化以及可再生能源的发展,让可再生能源参与电力市场将成为促进其消纳的重要手段之一。在光伏发电商与售电公司开展的2种市场交易模式的基础上,考虑了日前市场出清电价、光伏出力的不确定性,通过场景法与信息间隙理论相结合,构建了售电公司日前市场购售电模型,以利润最大化为目标,对模型进行求解。最后通过算例分析,验证了所建模型的有效性,为售电公司参与市场竞争提供了有效的参考。     

以配额制激励可再生能源的需求与供给国家可再生能源市场机制设计

针对中国可再生能源消纳面临的挑战,设计了基于配额制的国家可再生能源市场及其与省级日前市场的协调机制、国家绿色证书市场和激励可再生能源准确预测自身出力的偏差电量结算机制。在国家层面,以跨区跨省交易总剩余最大化为目标,构建了内嵌输电成本的国家可再生能源市场出清模型;在省级层面,将国家可再生能源市场出清结果作为可松弛的边界条件,构建了多目标的省级日前市场出清模型。算例分析验证了所述机制的有效性。提出的机制能够实现以配额制的方式激励可再生能源的需求与供给,以市场的方式发现可再生能源的真实成本及其正外部性的货币价值,引导可再生能源和电网投资规划,激励市场成员提升可再生能源发电的预测水平。     

考虑可再生能源电力消纳权重的市场交易决策研究

在"中国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和"目标的驱动下,碳市场和绿证市场正稳步快速发展.伴随着碳市场、绿证市场的推进,将产生碳-绿证-电力市场的交互耦合,形成涵盖多市场多主体的交易体系框架.研究考虑可再生能源电力消纳责任权重,结合发电商、售电商等各市场主体受碳市场、绿证市场的影响,通过多主体成本收益分析,建立以各市场主体利润最大为目标的最优交易决策模型.该模型在满足可再生能源消纳水平考核的同时,实现了各市场主体市场利益均衡.最后通过算例结果分析了可再生能源配额、碳配额的变化对多主体交易电量和利润的影响.     

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。     

可再生能源配额制下售电公司多市场交易决策

可再生能源配额制实施后,售电公司面临着电力交易市场和绿证市场的多市场组合交易决策问题。基于配额制下售电公司市场交易框架及模式,考虑售电公司多种购电渠道的购电成本、柔性合约成本、绿证交易成本及售电收入,以条件风险价值法度量相关不确定因素带来的风险值,构建多市场组合交易决策模型。运用多场景法对风电出力、集中竞价市场出清价格、绿证价格等不确定因素生成典型场景集,以售电公司收益最大、市场交易风险最低为决策目标,采用GAMS软件对决策模型进行编程求解。算例仿真分析了风险规避系数、风电出力不确定性、可再生能源配额比例等因素变化对售电公司收益的影响,对模型的有效性进行了验证,为配额制下售电公司参与多市场交易决策提供理论指导。     

计及电力保险的电力市场主体最优决策

为转移可再生能源出力不确定导致的收益风险,引入产出性电力保险,同时考虑可再生能源配额制(RPS)要求,探讨电力市场主体最优交易决策。针对捆绑式可再生能源电力购售,构建了引入条件风险价值的可再生能源发电商与售电公司博弈最优利润模型,并利用逆向归纳法求解在有无电力保险下的最优交易决策。另外,根据RPS要求与用户效益,设计了非捆绑式可再生能源电力的交易策略。算例分析结果表明,引入产出性电力保险能有效促进可再生能源发电商投产积极性,节约售电公司成本,降低绿色证书价格波动对售电公司的影响,对售电公司完成RPS要求具有较强的促进作用。     

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。     

考虑梯级水电参与的电力市场出清模型研究

在双碳目标和电力市场改革的背景下,通过市场化机制促进以水电为主的可再生能源消纳,已成为我国电力现货市场建设的1项关键任务。将梯级水电纳入市场出清机制设计中,计及梯级水电的运行特性,在常规出清模型中引入水力耦合、发电出力特性、水位控制和水电振动区等复杂约束条件,并基于IEEE 14节点系统,设计了由6家发电主体组成的日前市场算例,通过分析不同运行场景下的市场交易结果,初步验证了所提出的出清模型的合理性与实用性。     

考虑深度调峰的电力日前市场机制设计

中国电力系统缺乏灵活调峰资源,面临严重的弃风、弃光困局,迫切需要充分调动各种资源的调峰潜力。文中提出了考虑深度调峰的电力日前市场机制设计,将深度调峰、可再生能源消纳和日前市场相结合。设计了基于深度调峰报价和避免削减降价的市场机制,深度挖掘火电机组的调峰潜力,激励火电机组主动降低自身出力参与调峰,激励可再生能源出让部分发电上网的红利,从而以共赢的方式促进可再生能源的消纳。构建了考虑深度调峰的电力日前市场出清模型,实现火电与可再生能源在低谷时段的发电权交易,实现了火电深度调峰和日前市场出清的联合建模,解决了两个市场割裂的情况下难以考虑机组爬坡约束的问题。文中采用IEEE 118节点算例系统,验证了所提机制和模型的有效性。     

基于多群体协同进化的电力市场均衡模型

可再生能源配额制及绿证制度作为一种新型的市场交易政策,能够极大地促进新能源的消纳。考虑配额制及绿证制度引入后,电力批发市场和绿证交易市场存在耦合的影响关系,市场中发电商存在相互博弈行为。基于电力市场均衡策略,建立了两个市场协同下的多寡头非合作博弈模型。在电力批发市场中,发电商以古诺形式参与市场竞争。在绿证市场中,绿电商以供给函数形式进行绿证竞争。针对博弈模型,采用多群体协同进化算法对纳什均衡点进行求解,重点对两种市场交互下的发电商策略性行为进行分析。仿真结果表明了模型的有效性及算法的可行性。     

可再生能源配额制下电力市场发电主体决策优化模型

随着可再生能源发电技术的进步以及人们环保意识的提高,政府机构开始利用市场手段和激励政策来促进可再生能源的消纳。基于绿色证书交易的可再生能源配额制是国内外普遍实施的政策。该文分析了配额制下电力市场各个发电交易主体的交易架构,并详细阐述了传统能源发电商与可再生能源发电商之间的电力和绿证供需关系;以电力市场各发电交易主体的收益最大化为目标,构建决策优化模型;结合NSGA-II算法与灰色关联投影法,求解出均衡状态下各市场交易主体的最优交易电量和成交价格。算例重点分析了配额比例调整对电力成交价格,以及火力发电商和风电生产商的电力交易量、收益所产生的影响。通过仿真实验可知：配额比例的提高,能有效地增加风电生产商的发电量,并减少火力发电商的发电量;火力发电商与风电生产商博弈的同时,提高了电力与绿证市场的交易价格。     

可再生能源消纳背景下直接交易中的二次出清与定价

为了促进可再生能源电力消纳,可再生能源优先发电企业在参与受端省电力市场直接交易时,所有交易电量需要全部成交。为了满足这一要求,部分省市采用了二次出清的交易机制,该机制目前没有相关研究,因此有必要对该机制的交易流程和定价方法进行研究。以双侧竞价、统一边际电价出清的电力市场模型为基础,建立了匹配出清与二次出清相结合的电力市场数学模型,提出二次出清定价应当符合的3条原则。在此基础上分析了统一边际价格在二次出清定价时存在的问题,并提出一种新的定价方式,最后用算例进行了阐述。     

电力用户参与风电消纳的日前市场模式

针对中国西北、华北、东北("三北")地区富风期与供热期相重叠造成的风电消纳困境,结合大用户直购电市场化改革方案,提出了激励电力用户参与风电消纳的日前市场模式。依托于现货市场环境下的电力用户与发电企业直接交易,设计了电力用户在日前市场中参与风电消纳的交易申报、交易出清、交易结算及市场组织;精细化考虑电力用户调峰用电曲线的个性化调用需求、电力用户报价限制等约束,建立了考虑电力用户参与风电消纳的日前市场出清模型。算例验证了所述市场模式及模型的合理性、有效性。     

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。     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

基于多智能体强化学习的电-碳-绿证多市场均衡研究

面向“双碳”目标及新型电力系统建设要求,电力市场机制设计对于减少碳排放、促进绿色低碳发展具有重要意义。碳市场与绿证市场建设是促进电力系统节能减排的有效手段,研究电力市场、碳市场、绿证市场之间的耦合关系,对于设计3个市场间的衔接机制、促进电力系统碳减排与清洁能源发展具有重要的指导意义。为此,针对碳市场与绿证市场对电力市场均衡的耦合影响展开研究。首先,根据碳市场与绿证市场的交易规则分别建立了电-碳市场、电-绿证市场和电-碳-绿证市场的双层优化模型;然后,利用多智能体深度强化学习算法对上述均衡模型进行求解;最后,在修改后的IEEE 30节点系统上进行算例仿真,分析了碳市场和绿证市场对发电商报价策略、电力市场出清电价等的影响以及碳市场和绿证市场之间的耦合关系。     

绿色电力证书交易影响下计及输电阻塞影响的综合型能源发售电商竞价策略研究

近年来,我国在分布式能源的开发与利用上发展迅猛,但与此同时带来的政府补贴资金短缺和"弃风弃光"问题也日趋严重。随着电力市场改革的逐步深入,考虑可再生能源配额制和绿色电力证书交易政策的驱使作用,含火电和风电机组的综合型能源发售电商如何制定竞价策略使得其既符合政策要求又满足利益最大化显得尤为重要。首先,在对配额制和绿证政策分析的基础上,提出通过"绿证交易市场"处理风电机组的出力偏差,其价格则由绿证用户投标竞价决定;其次,建立发售电商参与竞价的日前市场与绿证交易市场联合优化模型,针对风电实际出力不足和过剩2种情况,发售电商在绿证交易市场中进行购电竞价和售电竞价,并采用随机森林回归算法和多场景缩减技术将风电出力预测结果与误差场景相结合,模拟实际风电出力多场景;然后考虑网络中输电阻塞对发售电商报价的影响,构造了基于节点电价法的输电阻塞成本最小化模型,并采用利用蒙特卡洛模拟和遗传算法进行求解;最后通过算例分析验证文中模型和方法的准确性和合理性。