“促进新型电力系统建设的市场机制创新”专题
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。
2023年6月30日，北京清华园
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促进新型电力系统建设的市场机制创新
2023,6(4): 353-354 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.002
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基于前景理论的产消者在本地能源交易中的优化决策
2023,6(4): 355-361 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.003
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。
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基于Paillier加密和共识机制的分解协调式算法
2023,6(4): 362-369 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.004
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。
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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
2023,6(4): 370-378 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.005
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。
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“双碳”目标下中国综合能源服务的态势辨析与理论架构
2023,6(4): 379-388 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.006
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。
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基于关键规划参数的电力市场规划体系
2023,6(4): 390-397 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.007
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。
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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
2023,6(4): 398-405 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.008
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。
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省级电网新能源分阶段市场化规模及路径研究
2023,6(4): 406-416 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.009
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。
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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
2023,6(4): 417-427 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.010
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。
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考虑风力发电的煤电厂低碳经济优化调度
2023,6(4): 428-436 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.011
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。
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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
2023,6(4): 437-444 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.012
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。
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