CN108921373A - 一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，本方法基于成本收益法建立了各交易主体的收益模型，通过对各交易主体收益情况的分析，指出各交易主体具有参与竞价的积极性，明确了交易机制的可行性。进一步地，分析了各电源的竞价能力，指出风电竞价能力最强，其次为核电机组，最后为火电机组中煤耗率低、调峰能力强的机组，由此交易机制可优化系统内发电资源的配置。同时，交易机制长期实行可以使系统运行更具经济性。因此本发明有效疏导了抽水蓄能电站的抽发损耗，能够提高其利用率，可以促进其长远健康发展；可以激励火电、风电、核电积极参与深度调峰以缓解当前的调峰形势。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法。
背景技术
随着电源结构以及社会用电结构的变化，当前电网调峰形势日益严峻。火电机组承担了主要的调峰任务，风电弃风率居高不下，而承担基荷的核电设备利用小时数也开始下降。在日益严峻的调峰形势下，抽水蓄能电站因调峰性能优异而备受关注。根据规划，到2025年全国抽水蓄能电站总装机容量达到约1亿千瓦，占全国电力总装机的比重将达到4％左右。
然而，现有抽水蓄能电站的作用却因费用疏导不畅未能得到充分发挥。当前抽水蓄能电站实行两部制电价，抽水蓄能的容量电费和抽发损耗纳入当地省级电网(或区域电网)运行费用统一核算，并作为销售电价调整因素统筹考虑。该电价机制下，抽水蓄能电站的抽发损耗由电网企业负担，而并未将其有效疏导至相关受益方。因此，电网企业缺乏调度抽水蓄能电站的积极性；抽水蓄能电站盈利方式保守，不利于吸引社会资本投资建设。
理论研究及实践表明，抽水蓄能电站参与电力市场竞争可以充分发挥作用，提高系统资源利用率和对新能源的消纳能力，我国也提出要推动抽水蓄能电站电价市场化。但与国外相比，除了电力市场成熟度的差异，调峰电源的构成也存在很大差异，因此抽水蓄能交易机制无法直接套用国外的市场模式。而实行峰谷电价又易导致抽水蓄能电站“大抽大发”，峰谷电价的动态调整也有较大的实施难度。正在推进的调峰辅助服务市场中，主要面向火电含生物质发电厂，抽水蓄能暂不参与，故而抽水蓄能电站未能参与电力市场竞争。
近些年与抽水蓄能电站相关的研究，主要集中于抽水蓄能电站与可再生能源联合运行的研究，包括联合运行的经济性、机组组合、优化运行等问题。上述研究的前提是，抽水蓄能与可再生能源发电具有自主结合的权利，其对电力市场化程度、可再生能源发展成熟度要求较高。目前，可再生能源发电的发展还需要国家政策支持，可再生能源发电保障性收购的责任方为电网，而非可再生能源。因此，需要研究符合实际情况的抽水蓄能参与调峰的竞争机制，以共同、有效地解决系统调峰问题。
在当前调峰形势下，一方面是抽水蓄能利用率低下，未能充分发挥削峰填谷的作用；一方面随着新能源和核电的大规模并网，弃风弃核现象不时发生，火电机组利用小时数持续下降，调峰形势极其严峻，严重阻碍了我国电源结构优化的进程。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，具体包括以下步骤：
S1：基于当前电力系统用电结构和电源结构评估电网调峰形势；
S2：分析火电、风电和核电的技术特性，确定其参与深度调峰的可行性；
S3：在当前两部制电价的基础上从有效疏导抽水蓄能电站抽发损耗的角度出发，对抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制进行布局设计；
S4：根据成本收益分析法建立抽水蓄能与风火核的收益模型，分析抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息，明确交易机制的可行性同时分析各类机组的竞价能力；
S5：分析交易机制运行前后电力系统运行成本的变化信息，确定交易机制的运行是否会损害社会整体的经济性。
进一步的，S1中评估电网调峰形势采用如下方式：
通过对某区域历年分行业用电量进行的数据分析得出电力系统负荷峰谷差将进一步增大；通过对某区域电网电源装机进行数据分析得出该区域电网电源调峰能力将进一步下降。
进一步的，S2具体采用如下方式：
分析火电机组的调峰能力和调峰运行的技术特性，确定其参与竞价交易的可行性；
分析风电在深度调峰时段的反调峰性及弃风的机理，当风电参与到调峰交易当中能够获得收益；
分析核电参与调峰运行的技术参数和调峰成本，当核电参与到调峰交易中，能够获得收益。
进一步的，所述抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息采用如下方式获得：
当抽水蓄能与风火核都从竞价中获利，使抽水蓄能电站获得收益，其出清电价必须满足：dt＞(1-η)aG；
火电机组是否参与交易的收益差为：若火电机组参与竞价，否则不会参与竞价；
同理若风电机组参与竞价；若核电机组参与竞价；
最后分别计算风电，火电以及核电竞价能力，并分析竞价结果；
其中dt为抽水电量的出清电价；η为系统内抽水蓄能电站效率；aG为系统燃煤机组上网标杆电价；为第i个火电机组在t时段的利润；为第i个火电机组在t时段不购买抽水电量的利润；分别为第i个火电机组、第j个风电机组、在t时段购买抽水电量和不购买抽水电量的收益差。
进一步的，S5的具体方式为：
改善火电、核电机组运行工况、提高火电机组平均负荷率、消纳风电和改善系统电源结构；
火电机组的负荷变为系统节约燃煤成本为：同时火电机组发电量发生变化，其节约环境成本为其中交易机制对电力系统经济性影响为：Csav＝mcoaΔCcoa+ΔCenv；
其中：L(0)(t)、L(t)分别为交易机制长期运行前、后火电机组的负荷；为高峰时段抽水蓄能机组的发电功率；为低谷时段抽水蓄能机组抽水功率；△Ccoa为机制运行后系统节煤量；为交易机制运行前、后系统煤耗量；：△Cenv为机制运行后系统节约环境成本；为第i个火电机组在第t个时段购买抽水电量的功率；Csav为交易机制运行后一天之内系统总节约成本节约。
深度调峰交易机制设计为在日前市场进行的集中竞价交易，即：各发电主体通过公平竞价的方式获得深度调峰时段的抽水电量(计划外发电量)，并以出清电价向抽水蓄能支付抽水电量的购买费用；抽水蓄能则通过出售抽水电量，即与发电侧共同完成深度调峰任务，并以出清电价弥补自身抽发损耗获得相应收入。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，本方法从疏导抽水蓄能电站抽发损耗的角度，设计了抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制，对交易可行性、经济性进行了研究，以期提高系统中抽水蓄能利用率，并激励火电机组积极参与调峰，促进系统消纳风电和核电，有效缓解当前的调峰压力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的流程图；
图2(a)为本发明中火电机组供电煤耗与负荷率关系示意图；
图2(b)为本发明中火电机组供电煤耗与负荷率关系示意图；
图3为本发明中某区域电网弃风机理示意图；
图4为本发明中核电机组调峰性能示意图；
图5为本发明中交易机制流程图；
图6各电厂参与竞价前后出力示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，具体包括以下步骤：
S1：基于当前电力系统用电结构和电源结构评估电网调峰形势；
其中评估电网调峰形势采用如下方式：
通过对某区域历年分行业用电量进行的数据分析得出电力系统负荷峰谷差将进一步增大；通过对某区域电网电源装机进行数据分析得出该区域电网电源调峰能力将进一步下降。一方面是负荷峰谷差增加，一方面是电力系统调峰能力下降，因此调峰形势将进一步恶化。通过对某区域历年分行业用电量进行的数据分析，可以得出电力系统负荷峰谷差将进一步增大；通过对某区域电网电源装机进行数据分析，可以得出该区域电网电源调峰能力将进一步下降。一方面是负荷峰谷差增加，一方面是电力系统调峰能力下降，因此调峰形势将进一步恶化。
S2：分析火电、风电和核电的技术特性，确定其参与深度调峰的可行性；
分析火电机组的调峰能力和调峰运行的技术特性，如图2所示，确定其参与竞价交易的可行性；
分析风电在深度调峰时段的反调峰性及弃风的机理，如图3所示，当风电参与到调峰交易当中能够获得收益；
分析核电参与调峰运行的技术参数和调峰成本，如图4所示，当核电参与到调峰交易中，能够获得收益。
S3：在当前两部制电价的基础上从有效疏导抽水蓄能电站抽发损耗的角度出发，对抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制进行布局设计；
分析当前抽水蓄能电站的两部制电价，确定对电量电价采用抽水电量出清电价的方式弥补；通过分析火电、风电、核电的技术特性，确定电源侧的交易主体为火电、风电以及核电；通过分析深度调峰交易的特点，确定该交易机制为在日前进行的集中竞价交易。具体的交易流程如图5所示。各电厂参与竞价前后出力示意图如图6所示。
S4：根据成本收益分析法建立抽水蓄能与风火核的收益模型，分析抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息，明确交易机制的可行性同时分析各类机组的竞价能力。抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息采用如下方式获得：通过分析抽水蓄能电站的技术特性，确定抽水蓄能电站从竞价中获利的前提条件，即其出清电价必须满足：dt＞(1-η)aG。
通过建立并分析火电机组参与交易的收益模型，并确定其是否会参与竞价。火电机组是否参与交易的收益差为：若火电机组参与竞价，否则不会参与竞价；同理若风电机组参与竞价；若核电机组参与竞价；最后分别计算风电、火电以及核电竞价能力，并分析竞价结果；
其中dt为抽水电量的出清电价；η为系统内抽水蓄能电站效率；aG为系统燃煤机组上网标杆电价；第i个火电机组在t时段的利润；为第i个火电机组在t时段不购买抽水电量的利润；分别为第i个火电机组、第j个风电机组、在t时段购买抽水电量和不购买抽水电量的收益差。
S5：分析交易机制运行前后电力系统运行成本的变化信息，确定交易机制的运行是否会损害社会整体的经济性。
通过分析交易机制运行前后火电机组负荷曲线的变化，来确定电力系统运行成本的变化。
交易机制长期运行可以改善火电、核电机组运行工况、提高火电机组平均负荷率、消纳风电和改善系统电源结构；火电机组的负荷变为系统节约燃煤成本为：同时火电机组发电量发生变化，其节约环境成本为其中交易机制对电力系统经济性影响为：Csav＝mcoaΔCcoa+ΔCenv；
其中：L(0)(t)、L(t)分别为交易机制长期运行前、后火电机组的负荷；为高峰时段抽水蓄能机组的发电功率；为低谷时段抽水蓄能机组抽水功率；△Ccoa为机制运行后系统节煤量；为交易机制运行前、后系统煤耗量；：△Cenv为机制运行后系统节约环境成本；为第i个火电机组在第t个时段购买抽水电量的功率；Csav为交易机制运行后一天之内系统总节约成本节约。
本发明公开的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，在分析火电、风电和核电的调峰特性与抽水蓄能电价机制的基础上，设计了抽水蓄能与风-火-核深度调峰交易机制。各电源通过公平竞价获得深度调峰时段的抽水电量(计划外发电量)；抽水蓄能电站通过出售抽水电量，即与发电侧共同完成深度调峰任务，并以出清电价弥补自身抽发损耗。由此实现了抽水蓄能电站抽发损耗的有效疏导。该交易公开透明，且不会损害交易各方的利益，易于实行。本发明基于成本收益法建立了各交易主体的收益模型，通过对各交易主体收益情况的分析，指出各交易主体具有参与竞价的积极性，明确了交易机制的可行性。进一步地，分析了各电源的竞价能力，指出风电竞价能力最强，其次为核电机组，最后为火电机组中煤耗率低、调峰能力强的机组，由此交易机制可优化系统内发电资源的配置。同时，交易机制长期实行可以使系统运行更具经济性。
本发明有效疏导了抽水蓄能电站的抽发损耗，能够提高其利用率，可以促进其长远健康发展；可以激励火电、风电、核电积极参与深度调峰以缓解当前的调峰形势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法,其特征在于：包括以下步骤：
S1：基于当前电力系统用电结构和电源结构评估电网调峰形势；
S2：分析火电、风电和核电的技术特性，确定其参与深度调峰的可行性；
S3：在当前两部制电价的基础上从有效疏导抽水蓄能电站抽发损耗的角度出发，对抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制进行布局设计；
S4：根据成本收益分析法建立抽水蓄能与风火核的收益模型，分析抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息，明确交易机制的可行性同时分析各类机组的竞价能力；
S5：分析交易机制运行前后电力系统运行成本的变化信息，确定交易机制的运行是否会损害社会整体的经济性。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，其特征还在于：S1中评估电网调峰形势采用如下方式：
通过对某区域历年分行业用电量进行的数据分析得出电力系统负荷峰谷差将进一步增大；通过对某区域电网电源装机进行数据分析得出该区域电网电源调峰能力将进一步下降。
3.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，其特征还在于：S2具体采用如下方式：
分析火电机组的调峰能力和调峰运行的技术特性，确定其参与竞价交易的可行性；
分析风电在深度调峰时段的反调峰性及弃风的机理，当风电参与到调峰交易当中能够获得收益；
分析核电参与调峰运行的技术参数和调峰成本，当核电参与到调峰交易中，能够获得收益。
4.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，其特征还在于：所述抽水蓄能电站和参与竞价的火电、风电以及核电的收益状况信息采用如下方式获得：
当抽水蓄能与风火核都从竞价中获利，使抽水蓄能电站获得收益，其出清电价必须满足：dt＞(1-η)aG；
火电机组是否参与交易的收益差为：若火电机组参与竞价，否则不会参与竞价；
同理若风电机组参与竞价；若核电机组参与竞价；
最后分别计算风电，火电以及核电竞价能力，并分析竞价结果；
其中dt为抽水电量的出清电价；η为系统内抽水蓄能电站效率；aG为系统燃煤机组上网标杆电价；为第i个火电机组在t时段的利润；为第i个火电机组在t时段不购买抽水电量的利润；分别为第i个火电机组、第j个风电机组、在t时段购买抽水电量和不购买抽水电量的收益差。
5.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法，其特征还在于：S5的具体方式为：
改善火电、核电机组运行工况、提高火电机组平均负荷率、消纳风电和改善系统电源结构；
火电机组的负荷变为L(t)＝L(0)(t)-ΔPt gen+ΔPt pum，系统节约燃煤成本为：同时火电机组发电量发生变化，其节约环境成本为其中交易机制对电力系统经济性影响为：Csav＝mcoaΔCcoa+ΔCenv；
其中：L(0)(t)、L(t)分别为交易机制长期运行前、后火电机组的负荷；ΔPt gen为高峰时段抽水蓄能机组的发电功率；ΔPt pum为低谷时段抽水蓄能机组抽水功率；△Ccoa为机制运行后系统节煤量；Ccoa为交易机制运行前、后系统煤耗量；：△Cenv为机制运行后系统节约环境成本；为第i个火电机组在第t个时段购买抽水电量的功率；Csav为交易机制运行后一天之内系统总节约成本节约。
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| CN201810476366.4A CN108921373A (zh) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法 |
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| CN201810476366.4A Pending CN108921373A (zh) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 一种抽水蓄能与风火核深度调峰交易机制的设计方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111027802A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-04-17 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置 |
-
2018
- 2018-05-17 CN CN201810476366.4A patent/CN108921373A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111027802A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-04-17 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置 |
| CN111027802B (zh) * | 2019-06-06 | 2023-07-25 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置 |
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