考虑电-气-碳综合交易的跨国电网动态电力调度模型

本文综合考虑电、气、碳三种因素的交易对电力调度的影响，建立相应的跨国电网动态电力调度模型。在每个国家中，火力发电和可再生能源发电通过国内的电力传输线路向本国的负荷供给电力；在各个国家之间，通过跨国电力联络线相互联结成为跨国电力互联网，实现国家间的电力交易。同时，各个国家之间也存在着天然气交易和碳交易，这两种因素经由不同的耦合方式对电力系统产生不同的影响。

电力、天然气和碳交易在物理基础层面上存在诸多不同，在交易合同履行过程中的也存在其他特点。

⬇电力、天然气、碳交易特点对比

跨国电网调度分散式算法

在跨国电网中，各个国家为了保护自身的工业信息因素，不可能分享各自的所有电力调度所需信息，也不允许建立拥有全局调度权的调度中心。因此，本文引入分散式调度算法，将全局优化问题通过解耦过程转化为各个国家的子问题迭代求解，最终得到满足给定精度的全局最优解。

迭代过程如下：

步骤1：任意给定各个变量与乘子的初始值。

步骤2：按照国家编号，依次求解每个国家的子问题。

步骤3：相邻两国间更新乘子。

步骤4：判断松弛约束是否在给定精度范围内成立。若是，则迭代结束；若否，返回步骤2。

东北亚跨国电网案例分析

东北亚跨国电网是全球能源互联网的重要组成部分，主要包括6个国家或地区：中国华北和东北地区、蒙古、朝鲜、韩国、日本以及俄罗斯远东地区。

下表给出了集中式与分散式电力调度的求解结果。可以粗略地看出，设定的松弛误差为0.1 GW基本可以保证模型中所有变量误差均小于此值。总的来说，所提出的分散式算法可以在一定的迭代次数内得出理想的优化结果。

⬇ 集中式与分散式电力调度求解结果

下图给出了夏季和冬季典型情况下有无跨国电网时东北亚各国弃风、弃光率。可以看出，在东北亚国家和地区之间进行电-气-碳综合交易后，弃风、弃光率较未连接之前有了较大幅度的下降。这是由于国家之间若无跨国电力交易，则蒙古、俄罗斯远东等地区可再生能源电力无法有效外送，而自身的低水平负荷造成了低消纳能力，只能通过弃风、弃光满足功率平衡；若东北亚地区各国电网之间有效互联，则蒙古和俄罗斯远东地区丰富的可再生能源就能够通过跨国电力联络线传输到中国东北和华北地区、韩国和日本等负荷较大的国家（地区），弃风、弃光率得以大幅降低。

下表给出了夏季场景不同时差情况下跨国电网的运行成本与弃风弃光率。其中，真实场景为现实中各地区时差，对应“是否考虑时差”一栏“是”的情况。“否”和“将时差扩大3倍”为虚拟场景，分别表示各地区时差为0，与时差比现实扩大3倍的情况。可以看出，真实场景下无论是跨国电网运行成本还是弃风弃光率均低于时差为0的虚拟场景。而随着时差的扩大，运行成本和弃风弃光率的降低更为明显。跨国电网中各国时差的存在有利于整个系统经济清洁运行，且横跨时区范围越大，效果越明显。

⬇ 夏季不同时差对东北亚跨国电网调度结果的影响

曾子彧

文亚