半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2024年第48卷第11期文章目次
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    • >专辑:面向新型电力系统的电力市场关键问题研究与实践
    • 特约主编寄语

      2024, 48(11):1-1. DOI: 10.7500/AEPS20240410007

      摘要 (54) HTML (60) PDF 682.09 K (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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    • 省间电力现货市场试运行分析及思考

      2024, 48(11):2-10. DOI: 10.7500/AEPS20230728012

      摘要 (84) HTML (133) PDF 1.45 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:省间电力现货市场已连续不间断结算试运行超2年,在落实省间中长期交易的基础上,实现了市场化电力余缺互济和资源大范围优化配置。实践表明,省间现货市场在提升全网保供能力、促进清洁能源消纳等方面发挥了重要作用。文中首先介绍了2022年以来省间电力现货市场试运行情况以及运行成效;其次,从市场框架、出清机制、申报机制等方面对省间现货交易机制进行了分析。最后,结合省间现货市场建设的现状,对未来发展方向进行了展望。

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    • 中国电力中长期市场交易机制分析与建议

      2024, 48(11):11-23. DOI: 10.7500/AEPS20230314005

      摘要 (60) HTML (106) PDF 1.73 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国电力中长期市场经过多年建设取得了良好成效。但随着新型电力系统建设,整体市场形态发生改变,中长期交易在实现市场衔接与融合、支撑新能源入市与消纳等方面面临新的挑战。文中首先梳理了现阶段下中长期市场的建设关键要点。然后,从交易规则差异性、与现货市场衔接、两级市场协同以及绿电市场运营4个方面对当前中长期市场的交易机制进行回顾与评述。最后,从市场统一与绿色发展的角度对未来中长期市场的建设方向提出建议。

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    • 能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计

      2024, 48(11):24-36. DOI: 10.7500/AEPS20231030008

      摘要 (65) HTML (88) PDF 1.50 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:能源系统低碳转型的背景下,各国电力市场的运行面临多方面的政策边界,为解决政府如何干预市场以实现多维目标的问题,在以两阶段市场竞争理论为核心的混合电力市场的基础上,结合电力市场体系中政府与市场的驱动关系,对混合电力市场展开进一步研究。首先,对传统电力市场的均衡原理和面临的挑战进行了深入分析,并对电力市场中政府干预市场的原因进行分类讨论,包括外部性、市场体系不完善、市场机制不完善、市场竞争不完美等。然后,结合两阶段市场竞争理论对混合电力市场基本结构的意义和面临的挑战进行讨论。在此基础上,提出了包括短期和长期、市场和政府的两维四模块的混合电力市场扩展结构,并对其设计的关键步骤和内容进行了分析。最后,结合中国电力市场建设存在的问题,对混合电力市场中政府干预方式的设计进行了讨论。

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    • 促进环境价值实现的绿电双账户管理机制及可信交易方法

      2024, 48(11):37-45. DOI: 10.7500/AEPS20230228004

      摘要 (59) HTML (86) PDF 1.49 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:在电力系统低碳化转型的背景下,全国绿色电力交易的启动为绿色电力环境价值实现提供了充分的市场化手段。随着各类交易主体的大规模引入以及用户侧多样化的绿色电力需求,当前的绿电交易机制在提升灵活性和认证可信度方面需要进一步深入研究,亟须优化机制设计以满足海量主体的精细化交易需求与合理价值分配方式。为此,文中提出基于区块链技术的绿电交易双账户机制。首先,通过设置交易账户与消纳账户的双账户管理机制,分别记录绿色属性的流通与消纳凭证的生成;其次,结合绿色属性流通过程进行“证电协同”的交易方式设计,实现绿电交易与绿证交易的有效衔接;最后,从区块链技术的角度对绿电交易进行规则合约撰写、交易各流程事后查证和消纳凭证区块存证,并对交易主体进行历史履约率评价,从而降低市场运营风险。算例实验表明,该机制能够有效提升绿电交易的灵活度与可信度,并在一定程度上缓解可再生能源补贴压力。

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    • 基于隐私计算的绿电消费评价认证模型

      2024, 48(11):46-54. DOI: 10.7500/AEPS20231016002

      摘要 (54) HTML (50) PDF 1.31 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿电消费评价及认证是绿电市场建设的关键一环,当前对绿电消费的评价和认证缺乏有效的技术证明手段,并且绿电消费评价过程存在绿电消费数据隐私保护的技术难题。文中提出一种基于隐私计算的绿电消费评价认证模型。首先,设计一种新型同态加密方法,支持参与绿电消费评价多方主体的隐私保护。相较于传统的同态加密算法,该方法具有更高的加解密效率,且加解密过程可分解,满足全同态性。然后,提出同态加密与可信执行环境协同的隐私计算模式,解决传统同态加密算法无法支持密文下的非线性运算、计算和存储开销大的问题。最后,基于可信执行环境计算过程可验证机制和区块链存证数据防篡改特性,构建绿电消费评价结果的可靠性保障机制。理论和实验结果表明,该方案可高效计算涉及隐私保护的绿色电力消费评价数据,针对10 000个绿电消费者,仅需0.114 s即可完成隐私保护的绿电消费评价。

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    • 高比例新能源下电能量与平衡调节服务联合运营与出清机制

      2024, 48(11):55-63. DOI: 10.7500/AEPS20240408001

      摘要 (65) HTML (96) PDF 2.62 M (303) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着规模化新能源的接入,电网安全保供形势日益严峻。在此背景下,计及新能源的安全外部成本,提出了电能量与平衡调节服务的联合运营与出清机制。将电能量成本与安全外部成本耦合叠加,通过联合出清,以市场化方式精准组织平衡调节服务;以合理的价格体现电能的能量价值与安全价值,从而给出明确的价格信号促进平衡责任的分担。最后,通过算例分析,验证了所提运营机制在经济性与鲁棒性方面均具有显著优势。

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    • 考虑灵活调节需求的容量市场出清模型与定价方法

      2024, 48(11):64-76. DOI: 10.7500/AEPS20230206005

      摘要 (55) HTML (77) PDF 1.15 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源占比的提升使得电力系统对灵活调节资源的需求显著增加,而传统容量市场仅以保障负荷峰值时段的系统充裕度为目标,仍可能存在因灵活调节能力不足而导致电力供应短缺的情况。为此,提出考虑灵活调节需求的容量市场鲁棒优化出清模型与定价方法,给出不同类型资源的结算规则,并验证所提出的容量市场机制能够满足社会效率、收支平衡、个体理性、激励相容等性质。最后,采用IEEE 118节点系统进行算例验证。结果表明,所提出的容量市场机制能够同时保障负荷峰值时段系统充裕度与灵活调节能力的充裕度,合理刻画灵活调节资源的容量价值,有效区分不同类型资源的有效容量贡献与引起灵活调节需求的责任,有助于引导新能源机组平抑出力不确定性波动,激励灵活性资源提供容量满足系统灵活调节需求。

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    • 新型电力系统下多元资源发电容量充裕性评估与保障机制

      2024, 48(11):77-87. DOI: 10.7500/AEPS20231008009

      摘要 (53) HTML (56) PDF 1.95 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了适应新型电力系统下容量资源多元化新趋势与投资激励新要求,针对中国发电容量充裕性保障机制建设问题,构建了考虑源储荷多元资源的容量补贴价格机制与容量评估方法。首先,基于边际发电成本理论,揭示了纯电能量市场“缺钱问题”与容量定价原理,提出容量补贴价格制定方法,引入容量调整系数有效激励投资。然后,紧密结合源储荷资源为系统峰荷容量提供支撑的不同特征,建立风光水可再生电源和新型储荷主体有功出力与调度模型,与两态法融合构建各类元件模型,采用序贯蒙特卡洛模拟建立了多元化资源充裕容量的可靠性评估方法。在此基础上,提出分类差别实用化评估方法,克服风光储荷传统评估方法的缺陷,较为科学地反映各类资源对容量支撑的实际贡献,兼顾计算简单透明。最后,算例验证表明,该机制能够实现公平补偿,提供科学的发电投资信号并确保回收,保障发电容量充裕与电价稳定,并且实用化评估方法较好平衡了评估精度与政策实施间的关系。

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    • 电力市场环境下抽水蓄能电站容量电费定价与成本分摊方法

      2024, 48(11):88-99. DOI: 10.7500/AEPS20231022001

      摘要 (64) HTML (70) PDF 1.76 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:抽水蓄能电站作为一种有效的电力系统灵活性资源,将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要手段。制定合理的回收抽水蓄能电站建设固定成本方案是支撑系统运行、激励投资的关键问题。在抽水蓄能电站的市场化运行背景下,构建了抽水蓄能电站顺次参与现货-辅助服务市场的容量电费定价模型,实现以经营期内收支平衡为目标定期滚动核定抽水蓄能电站的待分摊成本。同时,考虑抽水蓄能电站容量电费的潜在分摊对象,提出采用效用比例VCG(Vickrey-Clarke-Groves)机制对抽水蓄能电站容量电费进行成本分摊,量化源荷侧分摊主体的替代效益,并将容量电费按比例分摊。实际系统算例的仿真分析验证了所提方法的有效性。

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    • 欧洲日前统一电力市场耦合出清机制分析及启示

      2024, 48(11):100-110. DOI: 10.7500/AEPS20230908004

      摘要 (78) HTML (139) PDF 1.85 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:欧洲统一电力市场发展的经验对中国电力市场建设具有重要的借鉴意义。日前电力市场是欧洲统一电力市场建设的基础环节和重要组成部分。首先,梳理了欧洲日前统一电力市场的基本情况,介绍了主要报价形式的概念,进一步总结和对比分析了主要报价形式的特点与应用情况;然后,建立了欧洲日前电力市场出清的基本模型,给出了算法求解的主要流程并分析了其基本原理。同时,进行了算例分析与应用拓展。最后,结合欧洲日前电力市场的研究焦点,分析其未来发展趋势,总结提出了对中国电力市场建设的启示与建议。

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    • 基于多种交易方式的省间省内现货市场双层出清模型

      2024, 48(11):111-121. DOI: 10.7500/AEPS20230415002

      摘要 (59) HTML (84) PDF 1.69 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源比例不断提升,省间消纳需求不断增加,构建满足全局资源优化运行的省间市场是促进市场效率提升的关键。文中基于多种块交易及小时交易的时间耦合关系,建立了省间省内两级现货市场出清模型。首先,构建了包含普通小时交易、灵活小时交易、常规块交易、可移动式块交易和扩展链接式块交易多种交易方式的混合整数线性规划模型。其次,为解决省间市场主体较多、块交易时间耦合复杂带来的出清难度大的问题,提出了基于省内出清结果的参与省间市场主体的筛选机制,进一步实现基于各省筛选出主体的省间市场出清,通过融合省间、省内出清结果形成最终中标结果。最后,通过多区域互联的IEEE RTS-96系统算例验证该模型的合理性及其作用效果。结果表明,相较于各省单独出清,省间省内两级市场出清提升了整体社会福利。所提方法在提高求解效率的同时,尽量逼近省间整体出清的全局最优解,实现了社会福利最大化。

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    • 考虑风电出力和电价不确定性的水风联合现货市场竞价策略

      2024, 48(11):122-133. DOI: 10.7500/AEPS20230118004

      摘要 (66) HTML (71) PDF 1.72 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:以风电为代表的新能源参与现货市场已是大势所趋,但出力不确定性导致其市场竞争力较弱,而电价的不确定性又进一步增大了其承担的收益风险。联合具有灵活调节能力的水电是有效的解决途径,而制定符合决策者风险意愿的竞价策略则是其中亟须解决的关键问题。为此,从价格接受者角度提出了水电联合风电参与现货市场的竞价模型。模型中采用笛卡尔积组合后的典型场景集描述风电出力、市场电价等多种不确定性,采用条件风险价值衡量不确定性导致的市场风险,并以风险因子作为决策者风险偏好纳入决策过程。通过引入0/1整数变量,将模型中的非线性函数转换为混合整数线性规划模型予以求解。以中国西南某省梯级水电站和风电场为背景,验证了模型的有效性,并进一步分析了风险偏好对竞价决策的影响。

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    • 基于藤Copula理论的海上风电建模及电力市场运行分析

      2024, 48(11):134-142. DOI: 10.7500/AEPS20230804004

      摘要 (67) HTML (77) PDF 1.20 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上风电因具有更高的发电利用小时数,将成为中国实现“碳中和·碳达峰”的重要技术选项。随着海上风电装机容量的不断提升,其出力的间歇性、波动性将对电力系统的安全稳定和电力市场的经济运行造成显著影响。为刻画不同站点间风速的相关性,基于藤Copula理论对海上风电的出力进行建模,并利用C藤Copula函数构建多风电场出力的联合分布模型。在此基础上,提出基于共识聚类的电力市场典型阻塞场景构建方法,并采用简化的中国广东省电网架构数据开展算例仿真计算,对大规模海上风电并网前后电力系统的发电结构、碳排放量、市场电价等关键指标的变化进行实证分析。

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    • 基于全局向局部运行空间投影的多级调度协同模式

      2024, 48(11):143-152. DOI: 10.7500/AEPS20230129003

      摘要 (52) HTML (118) PDF 1.09 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区域电网调度可行域与省市调度可行域模型,提出可行域模型的降维与线性化处理方法。在此基础上,提出了基于调度可行域的网省协同优化运行机制,重点对网省两级协同运行的业务流程、省市可行域的计算方法进行了探讨。最后,通过区域电网的算例分析,验证了调度可行域模型与两级市场协同运行机制的有效性。

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    • 包含第三方独立主体的南方区域调频市场实时安全校核方法

      2024, 48(11):153-161. DOI: 10.7500/AEPS20231115001

      摘要 (66) HTML (74) PDF 1.99 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着南方区域电力市场建设的不断推进,在区域现货市场调电试运行中出现了因机组调频容量调出导致断面越限的案例。为提升安全校核效率,实现调频安全校核流程与现货电能量市场的有效衔接,提出调频辅助服务市场实时安全校核全流程优化策略。文中优化设计了适用于区域电网的精细化断面分类策略,用于快速筛选调频单元封闭类断面、联络类断面以提升安全校核效率。针对不同类型断面,设计了考虑第三方独立储能及可调节负荷的典型调频调出场景,并将随机的自动发电控制(AGC)指令转化为确定性的调频容量调出场景。在此基础上,针对区域现货市场建设中各阶段的不同需求,提出两种调频安全校核与现货市场的衔接路径。最后,根据南方区域调频市场实际运行情况,验证了所提方法的准确性和有效性。

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    • >学术研究
    • 面向可再生能源集成的综合能源系统熵态计算模型

      2024, 48(11):162-172. DOI: 10.7500/AEPS20230813002

      摘要 (56) HTML (48) PDF 2.01 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合能源系统(IES)熵态机理与分析方法为面向可再生能源集成的IES能量品质分析提供了一种新的理论基础。针对不同的能源系统规模和场景,如何系统性求解大规模能源系统熵态分布是后续系统规划、运行和能量管控等亟须解决的基础问题之一。在IES熵态理论的基础上,进一步梳理了系统熵态分布的计算体系与思路;根据熵增流求解的需要,定义了一些关键计算矩阵与计算列向量;结合IES㶲流模型和熵态网络的定义,考虑能量枢纽(能源站)熵增流转化与分配机制,建立了基于顺序求解和联立求解的IES熵态计算模型,通过算例验证了两种计算模型的正确性与有效性,并讨论了两种计算方法的异同与适用性。

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    • 博弈视角下电-气互联综合能源系统多目标协同优化

      2024, 48(11):173-183. DOI: 10.7500/AEPS20231204009

      摘要 (53) HTML (84) PDF 1.75 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑到现有综合能源系统多目标优化存在主观性,文中提出一种基于非合作博弈理论的单主体多目标协同优化方法。首先,建立耦合配电网络、配气网络和能源站的电-气互联综合能源系统模型。为使优化调度结果更贴近现实,在配气网模型中采用可变压缩比的压缩机模型,并考虑其非线性耗量特性。其次,基于非合作博弈理论,将能源站单一利益主体的经济性目标和环保性目标视为完全平等且理性的虚拟博弈者,其策略空间由系统内各设备约束组成。再次,为确保博弈模型存在纳什均衡解,在新增辅助变量和约束作用下将收益函数(目标函数)转为拟凸的可微函数。采用凸松弛方法处理模型中非凸非线性约束,并提出非线性迭代策略加速松弛收紧。为便于求解出纳什均衡,使用Nikaido-Isoda函数重构收益函数,将原模型转变为全局最优问题。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

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    • 基于强化学习环境设计策略的电动汽车充电路径规划

      2024, 48(11):184-196. DOI: 10.7500/AEPS20230621004

      摘要 (49) HTML (91) PDF 4.10 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电动汽车充电路径规划问题,提出了一种适用于强化学习的环境建模方法。该方法基于城市道路网格与充电站地理位置分布等现实情况,将电动汽车的基本行驶路径分为三段进行表达。在三段式表达方法的基础上,提出了状态空间、动作空间、状态转移与奖励函数的设计方案,将充电路径规划建模为马尔可夫决策过程,并利用Q学习方法与深度Q网络(DQN)方法求解。实验结果表明,基于三段式表达法的强化学习环境设计方案具有可解性与可迁移性,考虑了电动汽车从道路驶向充电站过程中的降速转弯等现实场景,同时将充电动作简化为一种行驶方向选择,提升了基于Q学习与DQN的强化学习算法效率。

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    • 基于在线高斯过程回归的短期风电功率概率预测

      2024, 48(11):197-207. DOI: 10.7500/AEPS20230420001

      摘要 (72) HTML (87) PDF 1.34 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:预测未来几个小时的风电出力对于电力系统的安全经济运行以及风电参与电力市场至关重要。由于风电功率序列具有强随机性与非平稳性,需要对其不确定性进行刻画建模。同时,考虑到机组设备老化、叶片污染及风电场环境变化等因素会影响风电机组的出力特性,从而使得风电功率预测模型参数存在时变,增大了风电功率预测难度。文中提出了一种基于在线高斯过程的短期风电概率预测方法:首先,利用高斯过程回归模型对风电功率预测问题进行建模;然后,结合结构化内核插值与Woodbury恒等式,降低高斯过程计算复杂度,实现高斯过程的快速求解;最后,采用分块缓存与更新的方法实现高斯过程模型参数与超参数实时在线更新。经2014年全球能源预测大赛发布的风力发电数据验证,结果表明所提算法具有较好的预测性能,同时具有自适应性,可以有效应对模型参数时变问题。

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