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2023年第4期精彩导读

收录于话题

聚焦

1

中国西北西南电网互联研究

刘泽洪,周原冰,李隽,孟婧,余潇潇

(全球能源互联网发展合作组织)

【摘要】推动清洁能源大规模开发、建设适应高比例新能源发展的新型电力系统,是实现中国能源绿色低碳转型、构建新型能源体系的重要举措。基于中国西北、西南地区能源资源禀赋、电力系统特点及发展趋势,针对西部清洁能源资源大规模开发外送面临的灵活调节资源匮乏和配置能力不足、电网支撑弱和安全稳定运行风险大等挑战,全面分析了大电网对清洁能源开发、保障电力供应的支撑作用,论证了加强西北、西南电力系统互联的必要性及潜在效益,提出西北-西南联网的潜在需求和技术方案建议,可为促进西北、西南跨区联网,构建中国能源互联网坚强送端提供技术基础,为推动新能源安全高效开发利用和构建新型电力系统提供决策参考。

 

关键词:电网互联;新能源;电力系统规划;多能互补

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“促进新型电力系统建设的市场机制创新”专题

2

特约主编寄语

促进新型电力系统建设的市场机制创新

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随着新能源装机和发电量占比不断提升,电力系统主体数量激增,电力网络潮流双向流动、电力系统灵活资源稀缺化、运行方式多样化、多能源系统耦合复杂化、电力需求弹性化等趋势明显。建立适应新型电力系统的市场机制至关重要,以体现新型电力系统运行成本特性,以及涵盖电能量、安全、绿色价值的多元价值体系。

《全球能源互联网》编辑部紧追学术前沿和研究热点,邀请我作为特约主编,共同策划“促进新型电力系统建设的市场机制创新”专题,围绕建设新型电力系统形势下市场机制的新理论、新技术和新实践等方面的研究,征集并发表相关专家在该领域的最新研究成果。

本专题共收录论文10篇,主要涵盖新型电力系统市场理论模型和方法、促进新能源消纳的市场机制、市场实践和典型案例研究3个方面。在新型电力系统市场理论模型和方法方面,英国巴斯大学顾承红等提出了一种使分布式能源资源通过参与本地能源交易实现最大化资源利用的非合作交易模式,以帮助本地能源交易中的产消者进行最优决策;清华大学孙宏斌等在能源系统的去中心化问题中提出了基于Paillier加密和共识机制的分解协调式算法,以在发电商间构建信任;西安交通大学王秀丽等针对风电机组备用成本分摊交叉补贴问题,提出了基于分布鲁棒机会约束优化的日前经济调度和不确定性出清模型,出清价格能有效反映不确定性对系统成本的影响和传统机组在系统不确定性平衡中的作用;北京理工大学王永真等从“物理、信息、价值”的维度,刻画了综合能源服务“三元驱动”的体系架构、理论框架及关键技术。

促进新能源消纳的市场机制方面,电力规划设计总院袁伟等从规划视角开展基于关键指标的电力市场规划设计,提出基于关键规划参数的电力市场规划体系,可为各地区电力市场建设和市场运行评估提供参考借鉴;西安交通大学肖云鹏等提出了一种基于卖方灵活合同的绿电与绿证中长期联合交易机制,可促进中长期绿电合同的达成,实现绿电与绿证交易的有效衔接;华北电力大学刘敦楠等着眼于省级电网的现状及市场化边界条件,建立了新能源市场化规模测算模型,以保障新能源项目收益, 满足市场化边界,有力推动新能源逐步参与电力市场。

市场实践和典型案例研究方面,东南大学王蓓蓓等系统分析了北美容量市场增量拍卖和容量转移权机制,在逐步引入多级增量拍卖、综合考虑增量拍卖需求曲线设计、形成明确的容量市场分区投资信号、制定合理分配容量阻塞盈余的策略、全面布局统筹协调行政和市场的双股力量等方面提出了相关建议;清华大学马君华等考虑传统煤电厂同时面临碳排放成本上升的压力和新能源涌入电力市场的挑战,构建了燃煤-风力发电系统的日前低碳经济优化调度模型,提升了发电系统的综合效益;华北电力大学卢文冰等从多元生产设备数据融合、智能化算法、设备智能化管理3个方面阐述了新型电力系统生产设备智能化管理平台架构。

希望本专题可以为建设新型电力系统形势下市场机制的理论、方法、趋势、政策等方面提供借鉴和参考,推动新型电力系统建设的跨学科、系统性研究。最后,衷心感谢各位作者、审稿专家对本专题的支持和广大读者的关注,希望在各位同仁的共同努力下,加速推进我国新型电力系统建设和“双碳”目标的实现。

特约主编介绍

夏清

清华大学教授,全国优秀科技工作者。主要研究领域:新型电力系统、能源数字化转型、电氢融合、电力市场、能源互联网、电力规划、电力调度、电力营销。历任清华大学学位委员会电机系分委会主席、清华大学能源互联网智库研究中心主任、国家发展改革委体改司电力行业国企混改专家、运行局和能源局电力体制改革专家、国家能源局“十三五”规划专家。现任国家能源互联网产业及技术创新联盟电力碳中和专业委员主任、中国电机工程学会电力市场专委会副主任委员、中国能源研究会储能委员会副主任委员。

3

基于前景理论的产消者在本地能源交易中的优化决策

张雅君1,杨心刚1,宋杰1,顾承红2*,李芙蓉2

(1.国网上海市电力公司电力科学研究院;2.巴斯大学电气工程系)

【摘要】在低碳政策激励下,分布式能源资源在电力系统中蓬勃发展,使其拥有者成为电力产消者。在这种新形势下,本地能源交易成为促进分布式能源发展的重要手段。为此,提出了一种非合作交易模式,使分布式能源资源可通过参与本地能源交易实现最大化资源利用。新能源的不确定性问题采用条件风险价值 (conditional value at risk,CVaR)建模。在该框架下,产消者在本地能源交易中的行为采用前景理论进行建模,更实际地反映其在本地交易中对盈亏的不同看法,而非假设产消者为完全理性。在此基础上,开发了最优定价算法以帮助其在本地能源交易中利润最大化。采用4个相关算例验证了通过该方法引导产消者的交易行为以实现利润最大化的有效性。

 

关键词:前景理论;本地能源交易;产消者;可再生能源;可再生能源不确定性

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4

基于Paillier加密和共识机制的分解协调式算法

周鑫1,贺欢2,王彬1*,祝湘博2,孙宏斌1

(1. 清华大学电机工程与应用电子技术系;2. 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司)

【摘要】随着能源系统的去中心化程度不断加深,分解协调式算法开始广泛应用于求解能源领域的优化问题。但是,分解协调式算法需要子优化问题向协调层算法上传协调变量,存在隐私泄露的风险,并且协调层自身还存在着信任问题。为了解决这些问题,引入Paillier加密和区块链共识机制,对分解协调式算法进行改进。在分解协调式算法的每次迭代中,各个发电商的出力通过Paillier加密后以密文的形式广播给其他发电商,某个发电商作为领导节点负责根据密文计算出所有发电商的总出力,并将所有密文和总出力打包生成区块后广播给所有发电商。所有发电商都会对区块内容的正确性进行检查,检查通过后将区块加入到账本中,完成分解协调式算法的本次迭代。算例结果证明了该算法中Paillier加密能够保护各个发电商的隐私,共识机制能够防止领导节点恶意篡改区块内容,在发电商间构建信任。

 

关键词:能源区块链;共识机制;Paillier加密;分解协调式算法

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5

基于分布鲁棒机会约束优化的电力系统不确定性出清机制

邓方钊1,郎青勇2,王秀丽2*,邓振立1,李虎军1,郭兴五1

(1.国网河南省电力公司经济技术研究院;2.西安交通大学电气工程学院)

【摘要】风电机组的大规模并网使系统的发电容量备用需求激增,由此产生的额外备用成本也理应由风电机组承担。但目前的电力市场机制并没有体现上述原则,在备用成本分摊上存在明显的交叉补贴问题。针对上述问题,以不确定性方差表征功率预测不确定性,构建了基于分布鲁棒机会约束优化的日前经济调度和不确定性出清模型。进一步推导出由发电容量价格和输电容量价格两部分组成的不确定性边际价格,分别对应了对传统机组和对线路的机会成本损失补偿,并理论证明该出清机制收支平衡。通过PJM 5节点系统算例证明了该模型可以有效应对系统中的预测不确定性,确保系统的安全稳定运行,出清价格能有效反映不确定性对系统成本的影响和传统机组在系统不确定性平衡中的作用。

 

关键词:不确定性;分布鲁棒机会约束优化;出清机制

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6

“双碳”目标下中国综合能源服务的态势辨析与理论架构

王永真1,2,潘崇超3,韩恺1,2*,杨旭东4,李娜4,戴璟5,李嘉宇5,朱晨光6

(1.北京理工大学能源与动力工程系;2.北京理工大学重庆创新中心;3.北京科技大学能源与动力工程系;4.国网综合能源服务集团有限公司;5.清华大学能源互联网创新研究院;6.平高集团有限公司)

【摘要】近年来综合能源服务在理论、技术和业态上不断发展,而“双碳”目标对中国综合能源服务提出了新的要求和挑战。因此,“双碳”目标下综合能源服务的发展态势及理论体系需要进一步辨识。首先,通过梳理中国综合能源服务的发展态势及其业态特征,揭示了企业数量与国家碳排放强度及省域GDP呈现较高的相关性;其次,从“物理、信息、价值”的维度,刻画了综合能源服务“三元驱动”的体系架构、理论框架及关键技术,以完善综合能源服务的概念模型;最后,针对一些综合能源服务项目经济效益欠佳的问题,在宏观政策分析的同时,从产业生态、理论技术及增值服务方面对“双碳”目标下中国综合能源服务的发展提出建议。

 

关键词:综合能源服务;综合能源系统;低碳转型;能源

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7

基于关键规划参数的电力市场规划体系

李梓仟1*,袁伟1,凡鹏飞1,李嵘1,梁志飞2,邓淑斌2

(1. 电力规划设计总院;2.广州电力交易中心有限责任公司)

【摘要】

现有电力市场研究主要聚焦电力市场机制优化完善及市场整体框架研究,缺乏从规划视角开展基于关键指标的电力市场规划设计,因此提出基于关键规划参数的电力市场规划体系。首先,结合电力市场可持续、安全和经济性目标,提出开展电力市场规划的关键规划参数;然后,基于电力市场关键规划参数,提出包括调峰辅助服务市场设计、适应新能源发电的中长期交易机制设计、电力现货价格上限机制设计、容量保障机制设计、费用分摊疏导机制设计在内的电力市场规划体系和流程;最后,结合实际案例场景,开展基于关键规划参数的电力市场规划设计。所提的电力市场规划体系,可为各地区电力市场建设和市场运行评估提供参考借鉴。

 

关键词:电力市场;规划;关键参数;机制设计

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8

基于卖方灵活合同的绿电与绿证中长期联合交易机制及其均衡分析

朱玥荣1,张楠2,肖云鹏1*,王秀丽1,李锋3,周鹏3,马景超3

(1.西安交通大学电气工程学院;2.北京电力交易中心有限公司;3.山东电力交易中心有限公司)

【摘要】提出了一种基于卖方灵活合同的绿电与绿证中长期联合交易机制,聚合商协商达成中长期绿电交易合同,并基于风、光出力预测误差,考虑现货市场交易的影响执行卖方灵活合同交割。同时,聚合商可通过绿证市场交易,完成绿证考核指标。为验证该机制的有效性,进一步构建了聚合商绿电-绿证交易均衡模型,并设计了基于Lp-Box ADMM(alternating direction method of multipliers,交替方向乘子法)的分布式求解算法。通过模拟算例分析,验证了所提方法的有效性并分析了对聚合商交易行为及成本/收益的影响。结果表明所提出的机制可以有效实现聚合商间的中长期绿电与绿证联合交易,促进中长期绿电合同的达成,实现绿电与绿证交易的有效衔接。

 

关键词:卖方灵活合同;绿电-绿证联合交易;Lp-Box ADMM

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9

省级电网新能源分阶段市场化规模及路径研究

王清亮1,王生彬1,刘景青1,郭伟嘉2,3*,康文慧2,3,刘敦楠2,3,胡洋2,3

(1.河北电力交易中心有限公司;2.华北电力大学经济与管理学院;3.新能源电力与低碳发展北京市重点实验室)

【摘要】为解决新能源市场化的规模及路径问题,着眼于省级电网的现状及市场化边界条件,建立了新能源市场化规模测算模型。首先,考虑各省电网的新能源保障性利用小时数、居民农业保障用电、可再生能源消纳权重等因素,提出了5种新能源市场化边界的测算方法,以确定省级电网的新能源入市边界。在此基础上,建立了新能源最佳入市路径测算模型,以社会总收益最大化为目标,综合考虑新能源市场化所带来的各项收益及成本,在市场化边界内寻求省级电网的新能源市场化最佳规模。从而在电力体制改革的新形势下,保障新能源项目收益,满足市场化边界,有力推动新能源逐步参与电力市场。

 

关键词:新能源入市;市场化规模;电力市场

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10

北美容量市场增量拍卖和容量转移权机制及对中国的启示

陈颖1,王蓓蓓1*,黄文渊2,耿思敏2

(1.东南大学电气工程学院;2.中国电力科学研究院有限公司)

【摘要】保障发电容量充裕度对于电力系统稳定运行至关重要,现有研究对国外成熟容量市场基本容量竞拍多有分析,但其提前3~4 a难以对实际运行的容量需求有准确预计,因此需要采用不间断的增量拍卖(incremental auctions,IA)和与之配套的容量转移权(capacity transfer right,CTR)机制确保实时运行前系统中保有充足的发电容量。通过仿真算例,验证IA市场设计及IA容量需求曲线设计能有效填补系统已知缺额容量,区域间进行容量输送时CTR在受限LDA(constrained locational deliverability areas)容量结算中能够有效对冲位置风险。最后结合中国目前电力市场改革现状,提出中国未来容量市场建设的可行建议。

 

关键词:容量市场;增量拍卖;需求曲线;容量转移权

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11

考虑风力发电的煤电厂低碳经济优化调度

邵文才1,2,延星1*,李鹏1,2,张涛3,孙锋4,马君华5

(1. 无锡学院;2. 南京信息工程大学;3. 北京科技大学电气工程及自动化学院(工业过程知识自动化教育部重点实验室);4. 江苏安时商用储能系统有限公司;5. 清华大学能源互联网创新研究院)

【摘要】碳达峰碳中和目标的确立推动了电力系统降碳脱碳,传统煤电厂同时面临着碳排放成本上升的压力和新能源涌入电力市场的挑战。因此,建立煤电的运行成本模型和风电的投资成本模型,以典型日总收益最大化为目标,构建燃煤-风力发电系统的日前低碳经济优化调度模型,求解得出最大典型日总收益和最佳优化调度方案。旨在通过投资风电的方式帮助煤电厂降低碳排放量和度电成本,提高煤电的市场竞争力。对比分析煤电单独供电、风电优先输出与煤电-风电优化协同出力3种情景的收益与成本,发现煤电-风电优化协同出力情景相比煤电单独供电情景减少了32.59%的煤耗量和32.68%的碳排放量,增加收益35.33万元,收益涨幅约20.43%,相比风电优先输出情景减少了25.67%的爬坡量。该优化调度方案通过协调煤电和风电的出力关系,使煤电、风电优势互补,提升了发电系统的综合效益。

 

关键词: 碳达峰碳中和;优化调度;度电成本;综合效益;煤电-风电优化协同出力

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12

新型电力系统生产设备智能化管理平台建设关键技术与应用

李雅丹1*,邓大为1,吴振田2, 刘炜伦2,卢文冰3

(1.广东电网有限责任公司电力调度控制中心;2.广东电力通信科技有限公司;3.华北电力大学)

【摘要】随着新型电力系统的发展,电网生产设备数量激增,对生产设备的智能化管理需求随之增加。以智能化技术为生产设备管理赋能仍存在数据价值挖掘不充分、算法智能化及扩展性不足、可视化需求迫切等问题。针对上述问题,从多元生产设备数据融合、智能化算法、设备智能化管理三个方面阐述了新型电力系统生产设备智能化管理平台架构,提出了涵盖数据清洗、统计分析、可视化精控的关键技术,根据所提出平台架构与关键技术,建设生产设备智能化管理平台。实际应用效果表明:电网生产设备数据清洗治理、数据统计分析以及数据可视化精控等关键技术的应用,可有效提升账卡物一致率、降低任务逾期数、降低人力投入。

 

关键词: 新型电力系统;生产设备智能化管理;多元数据融合;数据清洗治理;可视化精控

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编辑张鹏

审核:周舟

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