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)是助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。然而，新能源發(fā)電具有很強的不確定性。作為應(yīng)對舉措，在電能量市場之外，電力系統(tǒng)運營商還會組織備用輔助服務(wù)的出清，預(yù)留發(fā)電機組的部分容量作為備用，并在發(fā)生故障或負荷與新能源的功率偏離預(yù)測時調(diào)用備用，實現(xiàn)機組出力的再調(diào)節(jié)，從而維持電力系統(tǒng)的實時能量平衡。然而，傳統(tǒng)的備用市場實踐中常采用確定性模型分區(qū)出清備用，其依賴于按照人工經(jīng)驗設(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)場景下輸電線路有充足的容量將備用調(diào)用至需要處，同時無法應(yīng)對不斷提高的系統(tǒng)不確定性風(fēng)險。
圖1.備用對電力系統(tǒng)能量平衡的貢獻
近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院郭燁團隊在電能量-備用市場聯(lián)合出清與定價方面的研究取得新進展，有效解決了上述問題。團隊提出了基于場景模擬的電能量-備用聯(lián)合優(yōu)化模型，將可能的故障與預(yù)測偏差建模成若干非基態(tài)場景，在最小化系統(tǒng)總體期望成本的同時，實現(xiàn)了備用的自適應(yīng)按需出清，保證了任意場景下備用的可調(diào)用性，避免了經(jīng)驗性的備用分區(qū)和備用需求設(shè)置。
在此基礎(chǔ)上，考慮到多時段下電能量與備用在機組爬坡能力方面具有的耦合關(guān)系，針對傳統(tǒng)電能量與備用一致性定價下可能導(dǎo)致的機組欠補償問題，團隊進一步建立了電能量與備用的多時段聯(lián)合滾動出清框架，創(chuàng)造性地提出了電能量與備用的準(zhǔn)一致性邊際定價，突破了傳統(tǒng)一致性定價理論的思維局限，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)一致性定價下機組激勵不相容的問題，保證了多時段下的全局市場均衡與機組的成本回收、誠實申報。
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段聯(lián)合滾動出清框架
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)一致性定價與傳統(tǒng)一致性定價的比較：前者保證激勵相容
相關(guān)研究成果分別以“基于場景模擬的電能量-備用聯(lián)合出清與定價”（A Scenario-oriented Approach to Energy-Reserve Joint Procurement and Pricing）和“不確定性下的電能量-備用多時段聯(lián)合滾動調(diào)度與定價”（Multi-Interval Rolling-Window Joint Dispatch and Pricing of Energyand Reserve under Uncertainty）為題，分別發(fā)表于國際學(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)深圳國際研究生院2021級電氣工程專業(yè)博士生石劍濤為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國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)深圳國際研究生院助理教授沈欣煒。該研究由郭燁主持的兩項國家自然科學(xué)基金面上項目支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1109/TPWRS.2022.3165635
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122435
供稿：深圳國際研究生院
題圖設(shè)計：韓羽臻
編輯：李華山
審核：郭玲
