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近年來，我國省級或區(qū)域級電力市場不斷完善輔助服務市場規(guī)則，積極推動新能源等新型資源參與調頻市場，有效促進市場資源優(yōu)化配置。新能源作為調頻市場主體具備綠色清潔與經濟性高等優(yōu)點，然而，新能源固有的隨機不確定性可能導致其難以履約，即無法提供其申報的容量。本文以風電為例，通過研究風電在參與市場出清過程中的不確定特性及其產生的市場運行風險，提出了一種綜合考慮市場風險降低與調頻性能提升的多時間尺度出清調度策略，并通過算例驗證了所提方法的有效性。
研究背景
風電等新型調頻資源是構建低碳高效電力市場體系的重要資源。內蒙古和新疆等風電資源富集地區(qū)先后在輔助服務市場運營規(guī)則中對風電等新型主體的準入條件和交易規(guī)則提出指導意見。
不同于常規(guī)電源參與方，以風電為代表的新型市場主體在信息申報時，因無法準確預知發(fā)電功率，可能存在申報容量超過上調頻對應的實際最大可調容量情況，影響市場實際供應與需求匹配，導致市場出清風險。
論文所解決的問題及意義
當前考慮新能源參與的調頻市場出清與調度未能從多時間尺度市場運行角度出發(fā)制定出清策略。在調度方面，考慮綜合調頻性能指標提升的策略仍值得進一步研究。本文重點探尋上述兩方面問題，有助于提升考慮新型市場主體不確定性的調頻市場運行可靠性與調頻性能。
論文方法及創(chuàng)新點
1、考慮風電不確定性的多時間尺度出清調度策略
考慮風電不確定性的調頻輔助服務市場出清調度架構如圖1所示。在調頻輔助服務市場出清調度中，三個時間尺度出清均以風險成本最小化為目標。其中，長時間尺度出清為短時間尺度市場出清提供邊界條件。滾動調度則在正式出清基礎上，基于模型預測控制方法，實現(xiàn)調頻性能最優(yōu)。
圖1 考慮風電不確定性的多時間尺度出清調度架構
2、算例分析
圖2 風電與火電在日前調頻市場的出清結果
針對典型市場算例分析可得，在日期調頻市場出清階段，具備較低報價與超低違約風險的1號風電場出清優(yōu)先級優(yōu)于具備低報價但高違約風險的2與3號風電場。火電機組因報價較高優(yōu)先級最低。風電場的違約風險與條件風險價值呈現(xiàn)相同發(fā)展趨勢，都是從1號到3號逐漸遞增。
結論
本文分別從日前預出清、日內預出清、日內正式出清和實時調度四個層面，給出了考慮不確定性的出清與調度策略。通過理論與仿真算例分析可知，報價低但違約率高的風電資源可能因風險成本無法優(yōu)先出清，可以通過降低風電資源違約水平（例如用風儲聯(lián)合系統(tǒng)替代風電）提升風電出清優(yōu)先級并降低不確定性導致的風險成本。此外，所提基于MPC的滾動優(yōu)化調度可以結合反饋校正的調頻性能指標實時修正中標資源調度出力，使得綜合調頻性能最優(yōu)。
團隊介紹
由北京大學王劍曉領銜的新型電力市場與運行調度研究團隊，成員來自中國礦業(yè)大學、上海電力大學等高校和研究機構。該團隊長期致力于現(xiàn)貨市場與輔助服務市場的運行機制、交易策略，以及考慮儲能等新型資源參與的運行調度等領域的研究與應用。近年來，團隊已完成多個國家、省級及企業(yè)研究項目。
王劍曉
北京大學博雅青年學者，研究方向為人工智能與優(yōu)化方法在電力系統(tǒng)和儲能技術領域的應用。
陳春宇
研究方向為靈活資源接入下的電力市場及系統(tǒng)運行和電力信息物理系統(tǒng)安全等。
戴雪梅
研究方向為新型資源接入下的電力市場交易策略和運行機制設計。
本工作成果發(fā)表在2024年第21期《電工技術學報》，論文標題為“考慮風電不確定性的調頻輔助服務市場多時間尺度出清調度策略“。本課題得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和上海市啟明星培育揚帆專項項目的支持。
引用本文
陳春宇, 黃宸愷, 王劍曉, 戴雪梅, 王穎. 考慮風電不確定性的調頻輔助服務市場多時間尺度出清調度策略[J]. 電工技術學報, 2024, 39(21): 6804-6818. Chen Chunyu, Huang Chenkai, Wang Jianxiao, Dai Xuemei, Wang Ying. Multi-Time-Scale Frequency Regulation Market Clearing and Dispatch Strategy Considering Wind Power Uncertainty. Transactions of China Electrotechnical Society, 2024, 39(21): 6804-6818.
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