東北電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)機(jī)制完善及交易優(yōu)化模型研究.pdf

1、節(jié)能減排政策的深入實(shí)施，促進(jìn)了以風(fēng)電為代表的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量迅猛增加，特別是在2005年出臺(tái)《可再生能源法》后，到2014年風(fēng)電容量從1260MW提高到114609MW以上。在2009年，中國(guó)成為世界上風(fēng)電發(fā)展最快的國(guó)家，在2015年，中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到世界第一，占全球新增風(fēng)電裝機(jī)的比重約為28.4％。但與快速增加的發(fā)電裝機(jī)規(guī)模趨勢(shì)相反的是，中國(guó)風(fēng)電利用水平逐年下年，特別是中國(guó)東北地區(qū)風(fēng)電低效利用問(wèn)題更為突出。在漫長(zhǎng)的冬

2、季取暖月份必須利用熱電聯(lián)產(chǎn)火電機(jī)組的容量來(lái)滿足供暖需求時(shí)火電機(jī)組調(diào)的峰能力大幅度減弱對(duì)于促進(jìn)東北電網(wǎng)的風(fēng)電利用是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。由于傳統(tǒng)的十分嚴(yán)格的計(jì)劃體制特征的管制政策在中國(guó)電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)中起著支配作用。隨著中國(guó)風(fēng)電的快速發(fā)展，嚴(yán)格計(jì)劃體制已經(jīng)成為了棄風(fēng)量不斷增加的重要因素之一，這與利用政府強(qiáng)大的控制力來(lái)促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展的初始目的相違背。如何調(diào)整現(xiàn)有風(fēng)電并網(wǎng)機(jī)制，引入不同的方法和政策，建立完善的風(fēng)電調(diào)峰機(jī)制，對(duì)于解決改善東北電網(wǎng)當(dāng)前風(fēng)電消

3、納瓶頸有著重要意義。因此，本文以東北電網(wǎng)為研究對(duì)象，開(kāi)展了關(guān)于東北電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的相關(guān)研究，從改善現(xiàn)有調(diào)峰標(biāo)準(zhǔn)、建立風(fēng)火發(fā)電權(quán)交易和借鑒兩部制電價(jià)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)三個(gè)角度展開(kāi)了火電深度調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制完善及優(yōu)化路徑研究，具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)介紹了東北電網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了東北電網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)研究的背景意義，總結(jié)了澳大利亞、美國(guó)、新英格蘭、北歐輔助服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀以及中國(guó)東北區(qū)域、西北區(qū)

4、域、華北區(qū)域和華中區(qū)域等六個(gè)區(qū)域輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，并從機(jī)制設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、政策制定等角度總結(jié)了風(fēng)電調(diào)峰補(bǔ)償國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為開(kāi)展東北電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)機(jī)制完善及交易優(yōu)化模型的研究奠定了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。
　　(2)建立了東北電網(wǎng)現(xiàn)有調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制調(diào)峰優(yōu)化模型。首先，介紹了東北電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)現(xiàn)狀、問(wèn)題及改善途徑，主要途徑有調(diào)整基本調(diào)峰率、完善考核機(jī)組發(fā)電計(jì)劃完成率和拓展調(diào)峰補(bǔ)償范圍。然后，引入K-measn聚類分析方法，選取了

5、火電機(jī)組調(diào)峰標(biāo)準(zhǔn)聚類指標(biāo)，建立了火電機(jī)組調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償模型。最后，以東北電網(wǎng)為實(shí)例，算例分析顯示所提模型能夠用于設(shè)置東北電網(wǎng)風(fēng)電基本調(diào)峰率，能夠根據(jù)機(jī)組裝機(jī)容量設(shè)定調(diào)峰率范圍。
　　(3)提出了東北電網(wǎng)火電調(diào)峰輔助服務(wù)成本測(cè)算模型。首先，分析了風(fēng)電對(duì)火電發(fā)電績(jī)效的影響，主要包括對(duì)火電出力的影響、對(duì)火電啟停次數(shù)的影響和對(duì)火電發(fā)電煤耗的影響。然后，建立了火電機(jī)組參與風(fēng)電調(diào)峰調(diào)度優(yōu)化模型，主要包括風(fēng)電出力場(chǎng)景模擬方法、火電調(diào)峰調(diào)度優(yōu)化

6、優(yōu)化模型和調(diào)度模型求解算法三個(gè)部分。最后，以遼寧電網(wǎng)為實(shí)例對(duì)象，設(shè)定了基準(zhǔn)棄風(fēng)方案、中棄風(fēng)方案、低棄風(fēng)方案和零棄風(fēng)方案，測(cè)算了遼寧電網(wǎng)火電參與風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)成本。
　　(4)構(gòu)建了基于發(fā)電權(quán)交易的東北電網(wǎng)調(diào)峰補(bǔ)償優(yōu)化模型。首先，從發(fā)電權(quán)交易的基本內(nèi)容與特點(diǎn)、交易方式與組織、交易撮合與結(jié)算三個(gè)方面介紹了發(fā)電權(quán)交易機(jī)制。然后，將風(fēng)電發(fā)電商擬增發(fā)的棄風(fēng)電量看作發(fā)電權(quán)，引入發(fā)電權(quán)交易建立了火電調(diào)峰效益優(yōu)化模型，并提出了相應(yīng)的求解算法。最

7、后，引入合作博弈理論，建立了火電調(diào)峰補(bǔ)償模型，并以遼寧電網(wǎng)為實(shí)例，對(duì)所提模型進(jìn)行了實(shí)例分析，結(jié)果表明發(fā)電權(quán)交易能夠分?jǐn)偛糠诛L(fēng)電并網(wǎng)超額收益給火電機(jī)組，有利于激勵(lì)火電參與風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)。同時(shí)，Sharply值法能夠根據(jù)各參與主體的貢獻(xiàn)率重新分配風(fēng)電并網(wǎng)超額收益，有利于均衡各市場(chǎng)主體的基本收益和促進(jìn)風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的完善發(fā)展。
　　(5)建立了基于兩部制電價(jià)的東北電網(wǎng)調(diào)峰輔助補(bǔ)償模型。首先，以完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)為背景，分別介紹了完全競(jìng)

8、爭(zhēng)市場(chǎng)的基本內(nèi)容、MCP電價(jià)機(jī)制和兩部制電價(jià)的基本內(nèi)容。然后，構(gòu)建了完全電力市場(chǎng)下火電調(diào)峰成本測(cè)算模型，主要包括風(fēng)火電市場(chǎng)競(jìng)價(jià)收益模型、機(jī)組投資收益逆推模型和火電調(diào)峰成本測(cè)算模型。最后，建立了基于兩部制電價(jià)的火電調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制，并以遼寧電網(wǎng)為實(shí)例，對(duì)所提模型進(jìn)行了實(shí)例分析，實(shí)例結(jié)果表明兩部制電價(jià)能夠用于指導(dǎo)東北電網(wǎng)調(diào)峰輔助補(bǔ)償，在保障可再生能源發(fā)電基本收益的同時(shí)，通過(guò)設(shè)定電量電價(jià)為可再生能源發(fā)電提供電量電價(jià)收益，有利于激活風(fēng)電調(diào)峰輔助輔助

9、市場(chǎng)空間，均衡風(fēng)電調(diào)峰輔助服務(wù)各參與方利益訴求。
　　(6)提出了東北電網(wǎng)跨省調(diào)峰資源交易機(jī)制及改善途徑。研究了促進(jìn)東北電網(wǎng)風(fēng)電大規(guī)模利用的跨省電力交易機(jī)制問(wèn)題，主要包括五個(gè)內(nèi)容，分別是國(guó)外促進(jìn)風(fēng)電大規(guī)模利用的電力交易及對(duì)中國(guó)的借鑒，中國(guó)跨省跨區(qū)電力交易分析，東北地區(qū)跨省跨區(qū)交易情況，現(xiàn)行中國(guó)跨省跨區(qū)交易機(jī)制限制風(fēng)電大規(guī)模利用的主要因素，完善電力交易機(jī)制，促進(jìn)東北電網(wǎng)風(fēng)電大規(guī)模利用的政策建議。為了建立跨省調(diào)峰交易機(jī)制，引入發(fā)電權(quán)交