大用戶直購電對系統風電消納的影響

2018-01-20 22:07:15 《電工技術學報》　點擊量：評論 (0)

西安交通大學電氣工程學院、國家電網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《電工技術學報》上撰文指

西安交通大學電氣工程學院、國家電網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《電工技術學報》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的調度空間，而當系統中接入大規模不可調控的風電機組時，系統的優化調度將面臨更加嚴峻的挑戰。

為了分析大用戶直購電對系統風電消納能力的影響，建立了含大用戶直購電的電力系統風電消納模型。該模型在傳統機組組合模型的基礎上，引入了風電出力約束和可削減的直購電電量合同約束，并對目標函數進行了相應的調整。

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

作為打開售電側市場的重要環節，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企業單一買方的格局，為建立多買多賣的市場格局奠定基礎。國外的經驗表明[1]，隨著直購電運行經驗的積累，“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險的分攤以及電源側和負荷側的自我平衡[3]。因此，大用戶直購電是我國售電側改革的排頭兵，搞好直購電能發掘電力市場的潛力，使電力資源得到優化配置。

然而，實施大用戶直購電也存在一系列的問題，如電網建設滯后，電價體系不規范，市場機制不健全，發電側、用電側和電網三方利益的協調等[4]。此外，直購合同的簽訂，會壓縮電力系統的調度空間，特別是在大規模的風電接入以后，由于風機出力的隨機波動和不可調控[5]，使得系統的調峰問題更加突出[6]。

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

關于大用戶直購電交易的模型和定價機制，國內外已有相關的探討。文獻[8]從直購電的競價算法出發，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[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[10]基于發電企業的讓利和用電企業索利價格排序，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[11]的調度模型中考慮了電力系統運行的可靠性，從而減少風電波動帶來的不利影響。文獻[12]結合實時電價，分析了不同場景下需求響應對系統消納大規模風電的作用。

文獻[13]通過引入風電可信度指標，建立了考慮風電隨機性的機組組合模型。文獻[14]針對風電爬坡事件，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[15]從系統發電成本的角度研究大用戶直購電對經濟調度的影響。文獻[16]考慮了風速相關性，建立了電力系統動態經濟調度模型。

上述文獻對直購電的交易方式和交叉補貼等方面進行了探討，但都沒有關于直購電政策對于系統風電消納能力影響方面的分析。本文在傳統機組組合模型中引入風電出力約束和可削減的直購合同約束，在目標函數中加入了棄風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風電消納模型。針對風速時間序列的非平穩性，采用ARIMA模型預測風速時間序列。

采用分時電價，運用CPLEX軟件對模型進行求解，得到了系統中各機組各個時段的出力安排情況，棄風量和直購電量安排結果，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風電消納能力的影響。結合擴展后的標準算例對模型的準確性進行了驗證。