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河海大学赵晋泉等:分布式光伏参与调频辅助服务交易机制研究

分布式光伏参与调频辅助服务交易机制研究

赵晋泉1*孙中昊1杨余华1王永华2胡国胜3陈刚3

(1. 河海大学能源与电气学院;2. 国网南昌供电公司;3. 江西电力交易中心有限公司)


本文发表在《全球能源互联网》2020年第5期“电力市场促进可再生能源发展”专题上,欢迎点击品读。本文受国网江西省电力公司管理咨询项目“分布式电源参与辅助服务市场化交易模式和机制设计研究”资助。

文章导读

当前,高比例可再生能源电网对调频资源的需求大幅增加,同时调频辅助服务市场正在建设中,因此,由集成商代理的光伏发电单元群及其配套的储能单元,可以通过提供调频服务增加盈利。针对上述需求,本文提出了没有调频市场情况下基于“两个细则”的分布式光伏参与调频补偿机制,以及竞争调频市场下的分布式光伏参与调频市场的报价、出清、结算和分摊机制,并以某省为例进行了2种机制下的详细分析

摘要

针对分布式光伏大规模发展导致电网调频需求和压力日益增大的问题,提出了分布式光伏参与调频辅助服务的交易机制。首先,结合分布式光伏的特点,给出了其参与调频的准入条件。其次,增补了“两个细则”模式下分布式光伏参与调频的补偿机制,包括补偿方式、考核标准、结算分摊方法等。然后,提出了分布式光伏参与调频的市场机制,考虑了调频容量和调频里程2种交易标的,对其价格进行调整,引入了分布式光伏可信度指标,给出了调频市场的交易流程与出清模型,采取了考虑机会成本的容量补偿和考虑调频性能指标的里程补偿的两部制补偿机制,并由用户侧分摊调频费用。最后,算例验证了所提调频辅助服务交易机制的有效性。

主要内容

首先,给出了分布式光伏参与调频的准入条件。其次,针对我国电力市场的不同发展阶段,在未开展调频市场机制或现货市场不成熟的阶段,给出了分布式光伏参与调频的补偿机制,即在“两个细则”的基础上,增补其参与调频的补偿方式、考核标准、结算与分摊方法等。在现货市场成熟阶段,提出了分布式光伏参与调频的市场机制以提高其参与调频的积极性,为了更好的体现各市场主体(分布式光伏集成商、火电)的实际调频量和调频价值,本文考虑调频容量和调频里程2种交易标的,并引入可信度指标以衡量分布式光伏参与调频的真正容量。市场机制包括调频性能指标的计算、调频报价调整及排序价格计算、调频市场的交易流程、实时调频市场出清模型、结算机制和分摊机制。实时调频市场出清模型的目标函数如下所示:

引入的可信度指标对集成商预留的调频容量进行修正,衡量其所预留的调频容量能真正参与调频的比例:


结合3种商业模式对分布式光伏集成商参与调频辅助服务的补偿机制进行有效性分析。3种商业模式具体情况为:

商业模式1:分布式光伏仅参与发电,不参与调频辅助服务。

商业模式2:分布式光伏集成商参与发电和调频辅助服务,每户预留0.1MW的调频容量以备调用。

商业模式3:分布式光伏集成商配置储能系统后参与发电和调频辅助服务,这里将商业模式3分为2种方式A和B。方式A为分布式光伏将所发的电储存到储能系统,以便在尖峰时段卖电(储能系统不从电网买低谷电),并通过储能系统参与调频服务。方式B为分布式光伏与储能系统协调运行,即储能系统在低谷时段从电网买电,尖峰时段卖电,但留有一定的余量以备分布式光伏参与调频服务;白天分布式光伏满发,需要下调频时通过将分布式光伏发电储存到储能系统来实现,需要上调频时通过储能系统来实现;其他电量全部上网卖电。

每户分布式光伏参与发电和调频辅助服务的具体情况为

分布式光伏每户每月收益情况:

上调频服务出清结果:

下调频服务出清结果:

由DPV1和DPV2的收益结果可知,提高分布式光伏集成商的可信度指标,能够显著提高其自身调频收益。对于含储能的DPV3,其以优异的调频性能和较低的调频价格在调频市场中全部中标,获得的收益也较高。由于场景3所需的调频需求大,而DPV2的可信度较低,使得其中标量减少,收益也与场景2的收益相差较大。因此,分布式光伏集成商配置储能或提高自身可信度指标,能够显著提高其在调频市场中的收益。

本文引文信息

赵晋泉,孙中昊,杨余华,王永华,胡国胜,陈刚. 分布式光伏参与调频辅助服务交易机制研究[J]. 全球能源互联网,2020,3(5):477-486.


ZHAO Jinquan, SUN Zhonghao, YANG Yuhua, WANG Yonghua, HU Guosheng, CHEN Gang. Study on frequency regulation ancillary service trading mechanisms for distributed photovoltaic generation[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(5): 477-486 (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


孙中昊


硕士研究生


研究方向为电力市场

E-mail:

sun.zhonghao@foxmail.com


研究团队

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