考虑虚拟电厂参与的深度调峰市场机制与出清模型

风电光伏等可再生能源大规模并网，增大了电网调峰压力，需要发掘需求侧资源参与调峰。从交易组织、交易流程、交易结算3个方面设计了考虑虚拟电厂参与的调峰辅助服务市场机制，使虚拟电厂与火电机组同台平等参与深度调峰市场竞价，并分别给出了深度调峰市场日前出清和实时出清模型。交易采用按报价出清的方式，火电机组和虚拟电厂根据实际调用的调峰容量和申报价格获得收益。最后通过算例分析验证了所提市场机制和模型关键词:虚拟电厂；同台平等竞价；深度调峰；市场机制；出清模型0引言近年来，风电光伏等可再生能源大规模并网，压缩了火电机组的发电空间，再加上其间歇性和波动性的特点，增大了电网的调峰压力。[1-4]需求。此外，火电机组低功率运行提供深度调峰辅助服务的成本很高。为缓解调峰压力，并降低调峰成本，应充分发掘需求侧资源参与调峰。参与调峰市场，其具备了参与深度调峰的下调功率的技术条件。因此，[5-6]响应以及虚拟电厂参与深度调峰的潜力。针对水电和燃气发电占比低的研究了虚拟电厂参与深度调峰的市场机制与出清模型。目前对虚拟电厂的研究大多集中在虚拟电厂参与电能量市场竞价策略与模型，以及虚拟电厂内部运营与收益分析方面，关于其参与调[7-8][9]峰方面的研究也主要是基于成本分析的调峰模型，虚拟电厂参与深度[10-11]峰辅助服务市场运营规则(试行)》，明确规定了虚拟电厂可以参与[12]制，给出了出清流程，但是并没有建立相应的数学模型。本文采用在同一个市场中虚拟电厂和火电机组平等参与竞价的方式设计市场机制和时出清模型。最后，通过算例分析验证了所提机制与模型的合理性。1虚拟电厂参与深度调峰市场的市场机制1.1虚拟电厂参与深度调峰市场机理主要利用虚拟电厂内部灵活性资源，提供调峰辅助服务。图1虚拟电厂调峰能力示意图powerplantpeakregulationcapacity虚拟电厂的调峰能力主要通过储能充电、负荷增加、电动汽车充电功率、电动汽车充电功率、可增的负荷功率，同时受到储能容量以及电MW)且应满足调度通信接入要求并能被实时调用。发(用)电信息采集min[12]1.2交易组织与交易流程本文深度调峰辅助服务市场采用日前预出清、日内实时出清的方式，市场主体为火电机组、虚拟电厂，交易标的为其调峰容量。在日前现货市场出清之后，如果存在弃风弃光现象，则启动深度调日的深度调峰容量和价格曲线，参与市场竞价，调度中心进行日前预出由于风光等可再生能源的出力预测存在偏差，需要在日内调用时根据实际情况，对日前调峰计划做出调整。因此，调控中心会在日内预计出现弃风、弃光时，启动深度调峰市场，实时出清。在日前市场中，虚拟电厂除了申报调峰容量和调峰价格外，还需要拟电厂实际发(用)电曲线与基准曲线的时间积分面积。本文参考文献[14]设计了日前和实时2级深度调峰市场的交易流程，1)竞价日9:30前，调控中心发布深度调峰市场开市信息，包括：价格的上下限。2)竞价日9:30-10:00，各火电机组以及虚拟电厂集中竞价申报。价，报价需在市场发布的各档报价区间之内。虚拟电厂需要提供自身的基准曲线。min，调控中心参照调峰市场日前报价按价格由低到高的顺序依次调用火电机组和虚拟电厂进行深度调峰，形成日内发电计划。5)在每个周期前5min，调控中心发布调峰市场交易结果，包括下一周期的火电机组和虚拟电厂的调峰电力曲线。务，并统计其实际调用的调峰电量。际报价，发布参与深度调峰的火电机组和虚拟电厂的调峰收益。图2深度调峰市场交易流程ansactionprocess结算机制本文深度调峰市场采用按报价出清的方式，深度市场出清的结果是火电机组和虚拟电厂的调峰出力曲线。运行日后，依据火电机组和虚拟电厂的实际深调电量和各机组的实机组和新能源机组按照各时段的上网电量等比例分摊。具体分摊公式[15]gtotalg2虚拟电厂参与深度调峰市场出清模型2.1深度调峰市场日前出清模型2.1.1目标函数n和段深度调峰报价和中标容量；和段深度调峰报价和中标容量；分分别为虚拟电thvpp2.1.2约束条件1)深度调峰需求平衡约束。火电机组和虚拟电厂总的中标深度调峰容量需满足调控中心发布t2)火电机组运行约束。在参与深度调峰市场后，火电机组的实际计划出力为：式式中：和分别表示火电机组k在t时段的实际计划出力、日前市场计划出力。根据火电机组的出力下限，可以得到参与深度调峰市场后的火电机k,min火电机组在叠加了深度调峰出力之后，仍然要满足爬坡约束：火电机组还需满足最小连续开机约束和最小连续停机约束：[16]k,tk,tk,tk,tk,tk,t从经济性的角度来说，火电机组不能过多处于深度调峰状态，还需要考虑机组调度周期内调用深度调峰最大次数的约束[11]：vvk,tk,tk3)虚拟电厂相关约束。出力约束：基准曲线出力和可提供的最大出力。虚拟电厂中由于存在储能、电动汽车充电站等组成单元，会存在电4)安全约束。本文假设每个虚拟电厂与电网有唯一的并网点，考虑线路和断面潮流约束：[17]l-it表示火电机组、、G表示火电机组k所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因s-i2.2深度调峰市场实时出清模型2.2.1目标函数j2.2.2约束条件1)深度调峰需求平衡约束。火电机组和虚拟电厂总的实时中标容量需满足调峰需求：2)火电机组相关约束。火电机组出力在经过实时调整后，需满足调峰出力约束：火电机组的实时出力与上一时段的出力之间应满足机组爬坡约束：3)虚拟电厂相关约束表示虚拟电厂表示虚拟电厂j在该时段可提供的最大调峰电4)安全约束。i3算例分析在MATLAB中编写变量、约束条件以及优化目标函数程序，并使用3.1调峰需求表1某典型日0:00-4:00调峰需求TablePeakregulationdemandfrom0-4:00onatypicalday3.2火电机组和虚拟电厂报价表2虚拟电厂报价信息ableBiddinginformationofvirtualpowerplants表3各机组中标容量Table3WinningbidcapacityofeachunitMW表表4某典型日2:00-3:00实时调峰需求TableRealtimepeakregulationdemandfrom:00-3:00onatypicalday3.3数据分析在相应时段，各机组的中标容量会发生变化，实时中标容量如表5Table5Winningbidcapacityofeachunitfrom2:00-3:00MW此，只需要在调峰需求发生变化的时段，进行实时出清，其余时段可以表6各时段总调峰费用TableTotalpeakregulationcostofeachminutes总体收益较低。另外，由于火电机组出力较低时深度调峰成本较高，第如果采用分开单独竞价而不是同台平等竞价模式，假设虚拟电厂所承担的调峰容量为总调峰需求的30%，则市场出清各机组中标容量如附表7分开单独竞价模式各时段总调峰费用ableTotalpeakregulationcostundertwoindependentmarketmodes格较低的虚拟电厂调峰容量没有被调用。4总结新能源大规模并网的背景下，火电机组承担了很大的调峰压力，需源参与调峰