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河海大学赵晋泉等:考虑虚拟电厂参与的深度调峰市场机制与出清模型

考虑虚拟电厂参与的深度调峰市场机制与出清模型

赵晋泉1*杨余华1孙中昊1叶洪波2凌晓波2王啸天 2

(1. 河海大学能源与电气学院;2. 国网上海电力有限公司)


本文发表在《全球能源互联网》2020年第5期“电力市场促进清洁能源发展”专题上,欢迎点击品读。本文受国家电网公司总部科技项目“虚拟电厂参与电力现货市场关键技术研究”资助。

文章导读

新能源大规模并网的背景下,火电机组承担了很大的调峰压力,需求侧资源参与调峰是未来的发展趋势之一。虚拟电厂的发展为需求侧资源参与调峰提供了可行路径。在当前虚拟电厂参与电能量市场竞价策略与模型、内部运营成本与收益分析等已有研究的基础上,本文针对性地研究了虚拟电厂参与深度调峰的市场机制与出清模型。

文章亮点

1)从交易组织、交易流程、交易结算3个方面,分日前预出清和实时出清2个时间尺度设计了虚拟电厂参与深度调峰市场的机制。

2)提出了火电机组和虚拟电厂同台平等参与深度调峰的市场模式,并建立了相应的出清模型。

3)在算例中将同台平等参与深度调峰的市场模式与分开单独竞价模式进行了对比。

摘要

风电光伏等可再生能源大规模并网,增大了电网调峰压力,需要发掘需求侧资源参与调峰。从交易组织、交易流程、交易结算3个方面设计了考虑虚拟电厂参与的调峰辅助服务市场机制,使虚拟电厂与火电机组同台平等参与深度调峰市场竞价,并分别给出了深度调峰市场日前出清和实时出清模型。交易采用按报价出清的方式,火电机组和虚拟电厂根据实际调用的调峰容量和申报价格获得收益。最后通过算例分析验证了所提市场机制和模型的有效性。

主要内容

虚拟电厂的调峰能力主要通过储能充电、增加负荷、电动汽车充电等方式提供,如图1所示,调峰能力的大小主要取决于储能的充电功率、电动汽车充电功率、可增的负荷功率,同时受到储能容量以及电动汽车电池容量的限制。

⬆ 图1 虚拟电厂调峰能力示意图

图2表示本文设计的深度调峰市场交易流程,分为日前预出清和日内实时出清两个阶段,主要包括交易发布、集中申报、交易出清、结果发布、交易执行等内容。交易时段为竞价日次日的24 h,共分为96个时段,每个时段15min。在深度调峰市场中,市场主体为火电机组、虚拟电厂,交易标的是火电机组和虚拟电厂的调峰容量。

⬆ 图2 深度调峰市场交易流程

深度调峰市场出清模型

日前市场出清模型:

式中:分别为火电机组k 在时段t 的第n 段深度调峰报价和中标容量;分别为虚拟电厂j 在时段t 的深度调峰报价和中标容量;τ 表示每个时段的时间,15min;NthNvpp分别表示火电机组和虚拟电厂数量;T 表示交易时段数;N 表示火电机组报价档数,N =3。

   约束条件包括:深度调峰需求平衡约束、火电机组运行约束、虚拟电厂相关约束以及安全约束。

实时市场出清模型:

每户分布式光伏参与发电和调频辅助服务的具体情况为

式中:分别表示火电机组k 的第n 段深度调峰报价和中标容量;分别表示虚拟电厂j 的调峰报价和中标容量。

约束条件包括:深度调峰需求平衡约束、火电机组运行约束、虚拟电厂相关约束以及安全约束。

通过算例分析得到,虚拟电厂和火电机组同台平等竞价模式下各时段的调峰费用普遍低于分开单独竞价模式下的费用,这是因为后者火电和虚拟电厂之间的调峰容量分配比例不是最优,部分价格较低的虚拟电厂调峰容量没有被调用。

本文引文信息

赵晋泉,杨余华,孙中昊,叶洪波,凌晓波,王啸天. 考虑虚拟电厂参与的深度调峰市场机制与出清模型[J]. 全球能源互联网,2020,3(5):469-476.

ZHAO Jinquan, YANG Yuhua, SUN Zhonghao, YE Hongbo, LING Xiaobo, WANG Xiaotian. Deep peak regulation market mechanism and clearing model considering participation

of virtual power plants[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 469-476 (in Chinese).

作者简介

赵晋泉


博士,教授,博士生导师


研究方向为电力系统优化运行、电压稳定分析与控制、电力市场。通信作者

E-mail:

zhaojinquan@hhu.edu.cn


杨余华


硕士研究生


研究方向为电力市场

E-mail:

770329526@qq.com


研究团队

河海大学电力系统稳定与控制研究组成立于2006年9月,学术带头人为赵晋泉教授,研究方向包括电力系统电压稳定评估与控制、电力系统优化运行、电力市场定价和智能电网调度自动化的理论与方法等。十几年来,课题组获得3项国家自然科学基金,1项国家重点研发计划项目,2项国家重点实验室开放课题基金,与中国南方电网电力科学研究院、江苏省电力公司调度中心、福建省电力公司调度中心和国家电网公司电力科学研究院等开展了科研合作。与福建省电力公司合作的“福建电网在线电压稳定监视与控制系统VSMC”项目获得2007年度国家电网公司和福建省科技进步二等奖。

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编辑:张宇

审核:白恺