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中国电力科学研究院曹阳等:全球能源互联网背景下跨国电力市场长期交易模式的设计与仿真

本文引文信息

曹阳,丁涛,侯云婷,单茂华.全球能源互联网背景下跨国电力市场长期交易模式的设计与仿真[J].全球能源互联网,2018,1(S1):242-248.

Cao Yang, Ding Tao, Hou Yunting, Shan Maohua. Design and Simulation for Long-Term Transnational Power Transaction Model in Global Energy Interconnection[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2018,1(S1):242-248.


作者:曹阳1,丁涛2,侯云婷2,单茂华1


单位:1.中国电力科学研究院有限公司

 2.西安交通大学电气工程学院


引言

在全球能源互联网背景下,各洲大型能源基地的互联使得跨国跨洲电力交易成为可能。然而对跨国互联电力市场交易机制的研究尚未成熟与完备,基于此本文针对跨国交易中存在的电能输送距离长、市场构成复杂、政治因素以及新能源出力不确定性等问题,提出了一种以社会福利最大化为目标的跨国电力市场长期交易模型:通过优化新能源的市场参与比例,合理分摊输电服务费,分析政治因素带来的风险成本等,建立和完善了跨国电力交易年度合约;引入缺电惩罚项对月度电量分配模型进行优化。最后对日本、韩国、朝鲜、中国华北和东北地区、五个区域组成的东北亚电力市场进行仿真与分析,验证所提出的模型的合理性,为能源在区域间的优化配置提供了理论指导。


1.跨国电力市场长期交易模型的建立



⬆图1跨国电力市场长期交易研究框架图



1.1输电服务费的计算、分摊与报价折算

合理的输电服务价格机制对跨国电力交易具有促进和引导作用。输电服务的价格机制主要分为两部分:确定输电服务的价格,输电服务费在电网的各个用户之间分摊。

1)输电费用构成:运行成本、建设成本、损耗成本;

2)输电费用分摊: 改进兆瓦公里法;

3)交易报价折算:统一在发电侧进行折算和匹配。


1.2长期交易合约交易电量的确定与优化

新能源发电的不确定性会给交易带来风险,通过引入效用函数,确定可再生能源在中长期合约中的最佳接入量,在降低收益风险的前提下,对新能源在不同子市场的参与比例进行优化。


1.3以社会福利最大化为目标的高低匹配撮合交易

以社会福利最大为目标函数,由高低匹配撮合原理,根据各市场参与者的报价折算结果,对交易双方进行匹配。


1.4年合约交易电量的月度分配

在供电成本最低的目标函数中引入缺电惩罚项,对年交易合约进行月度分解。


2.政治因素对跨国交易的影响



借鉴The PRS Group对国家政治风险指数的评测结果,将其以风险成本的形式纳入到交易机制中,得到考虑政治风险的跨国电力撮合交易目标函数。



3.算例仿真




⬆图2东北亚五国(区域)交易算例示意图

图2为东北亚五国的地理位置缩略图、电力传输通道情况。这五个国家之间有五条传输通道,可以确保直接或间接地进行两国间的电力交易。


⬆图3亚洲风能资源分布示意图

亚洲风能资源总体呈现“西电东送、北电南送”电力流格局。因此东北亚互联电网新能源的消纳,主要应该实现内蒙古、中国及俄罗斯地区的丰富的风能资源在东部高负荷地区(如韩国、日本)的有效消纳。



4.结论




针对互联跨国电力市场能输送距离长、市场构成复杂、新能源和政治因素导致的交易风险大等特点建立了跨国电力市场的长期交易模型。通过对日本、韩国、朝鲜、中国华北和东北地区、朝鲜五国组成的东北亚电力市场进行仿真与分析,具体说明了互联电网电力交易可以提高社会福利,缓解供需不平衡,实现能源在广域范围的有效消纳;同时应加强市场风险评估,采取有效措施,降低政治因素带来的效益风险。


作者简介

曹阳


中国电力科学研究院有限公司研究员级高级工程师



主要研究方向为全球能源互联网技术电网调度自动化电力系统标准化需求响应等


丁涛


西安交通大学电气工程学院,副教授



主要研究方向为电力系统经济运行,综合能源系统,电力市场


侯云婷


西安交通大学电气工程学院硕士研究生



研究方向为电力市场及电力系统优化运行



该文受国家电网公司科技项目资助,原文发表在《全球能源互联网》2018年第1卷增刊1,欢迎品读。

编辑张宇

审核:白恺


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