清華新聞網(wǎng)12月18日電 構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。然而，新能源發(fā)電具有很強(qiáng)的不確定性。作為應(yīng)對(duì)舉措，在電能量市場(chǎng)之外，電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商還會(huì)組織備用輔助服務(wù)的出清，預(yù)留發(fā)電機(jī)組的部分容量作為備用，并在發(fā)生故障或負(fù)荷與新能源的功率偏離預(yù)測(cè)時(shí)調(diào)用備用，實(shí)現(xiàn)機(jī)組出力的再調(diào)節(jié)，從而維持電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能量平衡。然而，傳統(tǒng)的備用市場(chǎng)實(shí)踐中常采用確定性模型分區(qū)出清備用，其依賴(lài)于按照人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的備用分區(qū)方案與備用需求參數(shù)，不能保證非基態(tài)場(chǎng)景下輸電線(xiàn)路有充足的容量將備用調(diào)用至需要處，同時(shí)無(wú)法應(yīng)對(duì)不斷提高的系統(tǒng)不確定性風(fēng)險(xiǎn)。
圖1.備用對(duì)電力系統(tǒng)能量平衡的貢獻(xiàn)
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院郭燁團(tuán)隊(duì)在電能量-備用市場(chǎng)聯(lián)合出清與定價(jià)方面的研究取得新進(jìn)展，有效解決了上述問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)提出了基于場(chǎng)景模擬的電能量-備用聯(lián)合優(yōu)化模型，將可能的故障與預(yù)測(cè)偏差建模成若干非基態(tài)場(chǎng)景，在最小化系統(tǒng)總體期望成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了備用的自適應(yīng)按需出清，保證了任意場(chǎng)景下備用的可調(diào)用性，避免了經(jīng)驗(yàn)性的備用分區(qū)和備用需求設(shè)置。
在此基礎(chǔ)上，考慮到多時(shí)段下電能量與備用在機(jī)組爬坡能力方面具有的耦合關(guān)系，針對(duì)傳統(tǒng)電能量與備用一致性定價(jià)下可能導(dǎo)致的機(jī)組欠補(bǔ)償問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步建立了電能量與備用的多時(shí)段聯(lián)合滾動(dòng)出清框架，創(chuàng)造性地提出了電能量與備用的準(zhǔn)一致性邊際定價(jià)，突破了傳統(tǒng)一致性定價(jià)理論的思維局限，揭示了電能量與備用這兩種商品所具有的同-異質(zhì)性，解決了傳統(tǒng)一致性定價(jià)下機(jī)組激勵(lì)不相容的問(wèn)題，保證了多時(shí)段下的全局市場(chǎng)均衡與機(jī)組的成本回收、誠(chéng)實(shí)申報(bào)。
圖2.電能量與備用的爬坡耦合關(guān)系
圖3.電能量與備用的多時(shí)段聯(lián)合滾動(dòng)出清框架
圖4.所提模型與傳統(tǒng)確定性模型的比較：前者顯著降低系統(tǒng)成本
圖5.所提準(zhǔn)一致性定價(jià)與傳統(tǒng)一致性定價(jià)的比較：前者保證激勵(lì)相容
相關(guān)研究成果分別以“基于場(chǎng)景模擬的電能量-備用聯(lián)合出清與定價(jià)”（A Scenario-oriented Approach to Energy-Reserve Joint Procurement and Pricing）和“不確定性下的電能量-備用多時(shí)段聯(lián)合滾動(dòng)調(diào)度與定價(jià)”（Multi-Interval Rolling-Window Joint Dispatch and Pricing of Energyand Reserve under Uncertainty）為題，分別發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《IEEE電力系統(tǒng)匯刊》（IEEE Transactions on Power Systems）和《應(yīng)用能源》（Applied Energy）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2021級(jí)電氣工程專(zhuān)業(yè)博士生石劍濤為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授郭燁為論文通訊作者。論文作者還包括清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授孫宏斌、吳文傳和清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授沈欣煒。該研究由郭燁主持的兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1109/TPWRS.2022.3165635
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122435
供稿：深圳國(guó)際研究生院
題圖設(shè)計(jì)：韓羽臻
編輯：李華山
審核：郭玲
