大用戶直購電對系統(tǒng)風(fēng)電消納的影響

2018-01-20 22:07:15 《電工技術(shù)學(xué)報》　點擊量：評論 (0)

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、國家電網(wǎng)公司西北分部的研究人員李言、王秀麗、張文韜、楊廷天、任景，在2017年第23期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文指

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、國家電網(wǎng)公司西北分部的研究人員李言、王秀麗、張文韜、楊廷天、任景，在2017年第23期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文指出，大用戶直購電政策的推行，會進一步壓縮電力系統(tǒng)的調(diào)度空間，而當(dāng)系統(tǒng)中接入大規(guī)模不可調(diào)控的風(fēng)電機組時，系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為了分析大用戶直購電對系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。該模型在傳統(tǒng)機組組合模型的基礎(chǔ)上，引入了風(fēng)電出力約束和可削減的直購電電量合同約束，并對目標(biāo)函數(shù)進行了相應(yīng)的調(diào)整。

使用ARIMA模型對風(fēng)速時間序列進行建模和預(yù)測，為機組組合模型提供原始數(shù)據(jù)。將10機系統(tǒng)擴展為40機系統(tǒng)，并引入1 600MW的風(fēng)電機組，分析了不同直購電電價、直購機組以及直購電規(guī)模下直購電合同對系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的影響。

作為打開售電側(cè)市場的重要環(huán)節(jié)，直購電政策的開展和實施意義非凡。大用戶直購電的推行將打破電網(wǎng)企業(yè)單一買方的格局，為建立多買多賣的市場格局奠定基礎(chǔ)。國外的經(jīng)驗表明[1]，隨著直購電運行經(jīng)驗的積累，“大用戶”的門檻會不斷降低，直至所有的用戶都可以直接購電。

實施大用戶直購電要求輸配電價的獨立，有助于建立合理的價格形成機制[2]。直購電政策的推行也促進了市場風(fēng)險的分?jǐn)傄约半娫磦?cè)和負(fù)荷側(cè)的自我平衡[3]。因此，大用戶直購電是我國售電側(cè)改革的排頭兵，搞好直購電能發(fā)掘電力市場的潛力，使電力資源得到優(yōu)化配置。

然而，實施大用戶直購電也存在一系列的問題，如電網(wǎng)建設(shè)滯后，電價體系不規(guī)范，市場機制不健全，發(fā)電側(cè)、用電側(cè)和電網(wǎng)三方利益的協(xié)調(diào)等[4]。此外，直購合同的簽訂，會壓縮電力系統(tǒng)的調(diào)度空間，特別是在大規(guī)模的風(fēng)電接入以后，由于風(fēng)機出力的隨機波動和不可調(diào)控[5]，使得系統(tǒng)的調(diào)峰問題更加突出[6]。

文獻(xiàn)[7]指出，在包含大規(guī)模風(fēng)電場的高滲透吞吐型電網(wǎng)中，風(fēng)電場輸出功率的波動是系統(tǒng)電能質(zhì)量的主要影響因素。由此，急需建立含有大用戶直購電和大規(guī)模風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)機組組合模型，進而分析大用戶直購電對系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響。

關(guān)于大用戶直購電交易的模型和定價機制，國內(nèi)外已有相關(guān)的探討。文獻(xiàn)[8]從直購電的競價算法出發(fā)，給出了3種大用戶直購電的交易方式，并提出了求解直購電模型的快速解法。文獻(xiàn)[9]提出了兩種大用戶直購電交易模式，針對交叉補貼問題提供了思路。

文獻(xiàn)[10]基于發(fā)電企業(yè)的讓利和用電企業(yè)索利價格排序，給出了一種新的集中撮合交易方式，促進了市場的公平競爭。文獻(xiàn)[11]的調(diào)度模型中考慮了電力系統(tǒng)運行的可靠性，從而減少風(fēng)電波動帶來的不利影響。文獻(xiàn)[12]結(jié)合實時電價，分析了不同場景下需求響應(yīng)對系統(tǒng)消納大規(guī)模風(fēng)電的作用。

文獻(xiàn)[13]通過引入風(fēng)電可信度指標(biāo)，建立了考慮風(fēng)電隨機性的機組組合模型。文獻(xiàn)[14]針對風(fēng)電爬坡事件，建立了考慮爬坡事件約束的精確線性化的機組組合模型。文獻(xiàn)[15]從系統(tǒng)發(fā)電成本的角度研究大用戶直購電對經(jīng)濟調(diào)度的影響。文獻(xiàn)[16]考慮了風(fēng)速相關(guān)性，建立了電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度模型。

上述文獻(xiàn)對直購電的交易方式和交叉補貼等方面進行了探討，但都沒有關(guān)于直購電政策對于系統(tǒng)風(fēng)電消納能力影響方面的分析。本文在傳統(tǒng)機組組合模型中引入風(fēng)電出力約束和可削減的直購合同約束，在目標(biāo)函數(shù)中加入了棄風(fēng)懲罰項和直購電合同削減懲罰項，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。針對風(fēng)速時間序列的非平穩(wěn)性，采用ARIMA模型預(yù)測風(fēng)速時間序列。

采用分時電價，運用CPLEX軟件對模型進行求解，得到了系統(tǒng)中各機組各個時段的出力安排情況，棄風(fēng)量和直購電量安排結(jié)果，分析了不同直購電價、直購機組以及直購電量下直購電合同對系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響。結(jié)合擴展后的標(biāo)準(zhǔn)算例對模型的準(zhǔn)確性進行了驗證。

圖8 系統(tǒng)的機組組合方式

結(jié)論

隨著我國電力市場化改革的推進，大用戶直購電政策對電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的影響受到電力研究者的關(guān)注也不斷增加。本文在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，引入了風(fēng)電出力約束和可削減的直購電合同約束，并對目標(biāo)函數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。

通過CPLEX軟件進行求解，求得了不同直購電價、直購機組以及直購電規(guī)模下系統(tǒng)各機組的出力情況、直購電量的安排情況以及直購電對系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的影響。算例結(jié)果表明：

1）在直購電合同約束選用電量約束時，發(fā)電企業(yè)總在直購電實時報價和上網(wǎng)電價的差價最大時使用直購電量。因此，選用合理的直購電價曲線能夠使系統(tǒng)的開機方式趨于合理，從而消納更多風(fēng)電。

2）由于火電機組的調(diào)峰能力差，在系統(tǒng)中機組主要為火電機組時，直購電為系統(tǒng)帶來的調(diào)峰效益尤為重要。當(dāng)直購電規(guī)模較小時，大機組簽訂直購電合同可以在負(fù)荷最低的時刻擠壓和推遲小機組的出力，降低系統(tǒng)的最小總開機，增大系統(tǒng)的調(diào)峰容量，提高系統(tǒng)消納風(fēng)電的能力。

3）在直購電規(guī)模較大時，直購電合同約束擠壓了風(fēng)電的消納空間。為了盡可能地消納風(fēng)電出力，就要削減一部分直購電合同電量。此外，在總直購電量一定時，簽訂直購合同機組的類數(shù)越多，每臺機組的直購負(fù)荷率越低，消納風(fēng)電的能力越強。

責(zé)任編輯：電力云

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