中国矿业大学等单位学者提出一种考虑风电不确定性的调频辅助服务市场多时间尺度出清调度策略

阅读提示：本文约 1900 字

近年来，我国省级或区域级电力市场不断完善辅助服务市场规则，积极推动新能源等新型资源参与调频市场，有效促进市场资源优化配置。新能源作为调频市场主体具备绿色清洁与经济性高等优点，然而，新能源固有的随机不确定性可能导致其难以履约，即无法提供其申报的容量。本文以风电为例，通过研究风电在参与市场出清过程中的不确定特性及其产生的市场运行风险，提出了一种综合考虑市场风险降低与调频性能提升的多时间尺度出清调度策略，并通过算例验证了所提方法的有效性。

研究背景

风电等新型调频资源是构建低碳高效电力市场体系的重要资源。内蒙古和新疆等风电资源富集地区先后在辅助服务市场运营规则中对风电等新型主体的准入条件和交易规则提出指导意见。

不同于常规电源参与方，以风电为代表的新型市场主体在信息申报时，因无法准确预知发电功率，可能存在申报容量超过上调频对应的实际最大可调容量情况，影响市场实际供应与需求匹配，导致市场出清风险。

论文所解决的问题及意义

当前考虑新能源参与的调频市场出清与调度未能从多时间尺度市场运行角度出发制定出清策略。在调度方面，考虑综合调频性能指标提升的策略仍值得进一步研究。本文重点探寻上述两方面问题，有助于提升考虑新型市场主体不确定性的调频市场运行可靠性与调频性能。

论文方法及创新点

1、考虑风电不确定性的多时间尺度出清调度策略

考虑风电不确定性的调频辅助服务市场出清调度架构如图1所示。在调频辅助服务市场出清调度中，三个时间尺度出清均以风险成本最小化为目标。其中，长时间尺度出清为短时间尺度市场出清提供边界条件。滚动调度则在正式出清基础上，基于模型预测控制方法，实现调频性能最优。

图1 考虑风电不确定性的多时间尺度出清调度架构

2、算例分析

图2 风电与火电在日前调频市场的出清结果

针对典型市场算例分析可得，在日期调频市场出清阶段，具备较低报价与超低违约风险的1号风电场出清优先级优于具备低报价但高违约风险的2与3号风电场。火电机组因报价较高优先级最低。风电场的违约风险与条件风险价值呈现相同发展趋势，都是从1号到3号逐渐递增。

结论

本文分别从日前预出清、日内预出清、日内正式出清和实时调度四个层面，给出了考虑不确定性的出清与调度策略。通过理论与仿真算例分析可知，报价低但违约率高的风电资源可能因风险成本无法优先出清，可以通过降低风电资源违约水平（例如用风储联合系统替代风电）提升风电出清优先级并降低不确定性导致的风险成本。此外，所提基于MPC的滚动优化调度可以结合反馈校正的调频性能指标实时修正中标资源调度出力，使得综合调频性能最优。

团队介绍

由北京大学王剑晓领衔的新型电力市场与运行调度研究团队，成员来自中国矿业大学、上海电力大学等高校和研究机构。该团队长期致力于现货市场与辅助服务市场的运行机制、交易策略，以及考虑储能等新型资源参与的运行调度等领域的研究与应用。近年来，团队已完成多个国家、省级及企业研究项目。

王剑晓

北京大学博雅青年学者，研究方向为人工智能与优化方法在电力系统和储能技术领域的应用。

陈春宇

研究方向为灵活资源接入下的电力市场及系统运行和电力信息物理系统安全等。

戴雪梅

研究方向为新型资源接入下的电力市场交易策略和运行机制设计。

本工作成果发表在2024年第21期《电工技术学报》，论文标题为“考虑风电不确定性的调频辅助服务市场多时间尺度出清调度策略“。本课题得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和上海市启明星培育扬帆专项项目的支持。

引用本文

陈春宇, 黄宸恺, 王剑晓, 戴雪梅, 王颖. 考虑风电不确定性的调频辅助服务市场多时间尺度出清调度策略[J]. 电工技术学报, 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.

阅读全文

中国电工技术学会

新媒体平台

学会官方微信

电工技术学报

CES电气

学会官方B站

CES TEMS

今日头条号

学会科普微信

大赛官方微信

☎️ 《电工技术学报》：010-63256949/6981；邮箱：dgjsxb@vip.126.com ☎️ 《电气技术》：010-63256943；邮箱：dianqijishu@126.com ☎️ 《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》：电话：010-63256823；邮箱：cestems@126.com ☎️ 编务：010-63256994 ☎️ 订阅：010-63256817 ☎️ “电工技术学报”微信号运营编辑：13121222619（微信同号） ☎️ “CES电气”微信号运营编辑：18500877291（微信同号）