碳中和电力系统的规划运行和关键技术综述

全球气候变暖以及能源危机不断加剧,加速了世界电力系统能源结构低碳化改革的步伐.碳中和电力系统 (ZeroCarbonPowerSystem)作为电力系统低碳化改革的最终形态,相关研究成果也在不断涌现.首先介绍了碳中和电力系统的概念和特点及其与100％可再生能源电力系统的区别,进而从电力系统规划、运行、稳定分析与控制和辅 助服务等角度分析了未来碳中和电力系统运行规划所要面对的一些技术性问题.基于这些问题,对部分关键技术进行了探索和简易总结,并分析其在构建碳中和电力系统及其可靠运行所发挥的作用.最后,对碳中和电力系统的发展进行了总结和展望     

碳市场背景下发电商竞价策略及电力市场均衡分析

碳市场交易提高了传统化石能源机组的发电成本,进而影响其在电力市场的竞价行为,电力市场均衡也随之发生改变。文章针对碳市场背景下的电力市场均衡问题建立了双层均衡模型,上层模型为考虑碳成本的发电商最优竞价模型,下层模型为考虑碳配额总量约束的电力市场出清模型,通过最优性条件理论以及二进制展开法、大M法等线性化手段将双层模型转化为混合整数线性规划,基于PJM 5节点系统,求解了多市场环境下有无碳市场的电力市场均衡,分析了碳市场对电力市场均衡状态的影响;同时,基于碳配额总量对电力市场均衡的灵敏度分析发现碳配额总量需适度收紧才能最大程度实现电力低碳减排作用。     

计及碳税和风险成本的灵活爬坡服务设计

新能源强波动性、随机性等特点要求电网具有高度灵活性,灵活爬坡服务作为一种新兴的辅助服务,以应对新能源出力波动、风光等弱惯量系统对电网运行造成的影响。但灵活爬坡服务设计上的不完善可能导致与预期不符的结果,如灵活爬坡服务以降低火电等可控电源运行效率为代价获取爬坡能力的实质,会造成系统碳排放增大,与新能源初衷相背,而常规的基于固定置信度的预测区间计算灵活爬坡服务需求的方法存在不经济的问题。基于节能减排目标,采用理论论证和简单实例论证灵活爬坡服务的存在会引起系统碳排放上升,为衡量不同出清机制对于碳排放增量的利用效率,并将环境机会成本的概念引入灵活爬坡服务的定价依据,提出了基于碳税的计及边际环境损失的定价方法,以限制其对环境的不良影响。通过对误差率概率分布及冗余率进行预测,关联灵活爬坡服务需求及弃电、切负荷等风险成本,以经济最优为目标进行爬坡服务需求预测。通过实地数据的模拟证明了所建模型的有效性。     

发电商参与碳市场与电力中长期市场联合决策模型

在双碳目标及全国碳市场上线的背景下,发电商需同时在电力市场及碳市场上进行交易决策。目前相关研究未深入考虑电力中长期市场及发电商在碳市场上的投机行为。为此,提出了一种发电商参与碳市场与电力中长期市场联合决策模型。该模型以一年的碳市场履约期为优化周期,在考虑发电商投机行为的基础上,利用条件风险价值刻画由于市场价格不确定性所带来的利润风险。该模型同时改进了相关研究中碳市场碳价仅假定为固定值的不足,且克服了原本以履约期为时间尺度的碳配额约束被强行分解到电力市场各个交易时段的问题。基于广东省相关市场数据搭建算例,并与传统的发电商决策模型进行对比分析。结果表明：发电商可根据该模型综合考虑电力市场及碳市场情况进行交易决策,获得比传统模型更优的综合效益。