售電公司如何通過合理組合虛擬電廠和調度 實現經濟效益最大化?

2020-12-23 全國能源信息平臺

【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】

北極星售電網訊:摘要

在開放的電力市場環境下,售電競爭愈發激烈。擁有配電網運營權的售電公司,在分散式資源交易準入和調度安全要求下,如何通過虛擬電廠整合多種資源參與電力市場運行,調度所轄配網內的電力資源,提高購售電收益,是售電公司在市場競爭中取得有利地位的關鍵。基於含虛擬電廠交易組合平臺的售電公司運營框架,將虛擬電廠的實時動態組合納入優化調度中,以售電公司的運營經濟性為目標,提出了考慮虛擬電廠動態組合策略的售電公司調度方法。最後通過修改的IEEE 33節點配電系統進行了算例分析,結果表明,通過合理組合虛擬電廠和調度分布式能源、可調負荷、虛擬電廠,可以使售電公司在保證所轄配電網安穩運行的同時,整合利用分散式資源參與市場,實現售電公司運行經濟效益的最大化。

關鍵詞 :售電公司;虛擬電廠;優化調度;分布式能源;可調負荷;

（來源：電網技術 作者：竇迅1, 王俊1, 葉飛2, 邵平2, 顧偉3）

1．南京工業大學 電氣工程與控制科學學院,江蘇省 南京市 211816

2．中國電力科學研究院有限公司,江蘇省 南京市 210003

3．東南大學 電氣工程學院,江蘇省 南京市 210096

0 引言

自「中共中央國務院關於進一步深化電力體制改革的若干意見(中發〔2015〕9號)」下發以來,向社會資本放開售電業務,成立售電主體,成為社會資本投資的熱點[1]。《關於推進售電側改革的實施意見》將售電公司分3類：電網企業的售電公司、社會資本投資的擁有增量配電網運營權的售電公司和不擁有配電網運營權的獨立售電公司[2]。本文的研究主體為前兩類擁有配電網運營權的售電公司。在配、售分離的電力市場環境下,售電競爭愈發激烈[3-4],擁有配電網運營權的售電公司如何調度所轄配網內的電力資源,提高購售電收益,是售電公司在市場競爭中取得有利地位的關鍵。

分布式能源(distributed electric resource,DER)和可調負荷(dispatchable load,DL)分散存在於售電公司所轄配網的不同節點中,但由於交易準入限制,用戶想申報參與交易的部分可能未滿足交易的最低準入要求,部分資源無法參與到交易與調度中,導致資源的浪費。虛擬電廠(virtual power plant,VPP)能夠整合多種分布式能源參與電力市場運行,為售電公司規模化利用DER和DL資源提供了新的途徑[5]。

目前,國內外學者對售電公司的購售電策略展開了較多研究,但在售電公司的優化調度方面涉及較少。在購售電的經營策略方面,現有研究能夠分析主體間的非合作博弈關係[6],考慮價格機制[7]、負荷偏差和條件風險價值[8],提出售電公司的購電策略;能夠針對用戶需求響應行為[9],刻畫用戶對售電公司的選擇行為[10],激勵售電公司提供多樣化增值服務[11],提出售電公司售電策略;也能夠針對用戶響應市場價格和激勵信息[12],分析用戶側負荷對平衡偏差電量的作用[13],制定考慮用戶貢獻度的用戶用電合同套餐和需求響應合同套餐[14],提出售電公司購售電策略。在VPP調度方面,現有研究能夠基於分時電價,構建含風力發電、光伏發電、燃氣輪機、抽水蓄能和儲能電池的VPP經濟優化調度模型[15-16],也能夠考慮需求響應、電動汽車等負荷側資源,建立VPP優化調度模型,減少棄風棄光量[17],也能夠考慮熱電系統,引入含風-光-熱電廠的VPP參與電網運行,建立基於實時電價的VPP優化調度模型[18]。但已有對VPP的調度研究大多基於固定VPP組合模式,較少涉及分散式資源在不同時段動態組合形成不同VPP的多樣性。在售電公司調度方面,現有研究能夠將分布式電源(distributed power,DG)和DL納入售電公司的優化調度中,建立了以售電公司日前運營收益最大為目標的優化調度模型[19],也能夠針對固定節點內固定VPP組合資源參與的售電公司運營體系的特點,建立配網-VPP雙層優化調度模型[20]。針對配網內不同節點不同類型的分散式資源難以準入和調控的問題,目前在售電公司以及VPP優化調度方面,較少涉及對於VPP資源組合動態性的研究。VPP內部資源的組合具有動態性,主要體現在內部資源在不同時段受價格、申報容量、申報類型等影響,可以與不同的主體進行組合構成一個VPP參與交易和運行。在不同時段,未達到交易準入的資源可以通過參與VPP內部的動態組合,共同達到準入量,已經達到交易準入的資源可以選擇自己申報參與交易,也可以選擇參與VPP的動態組合參與交易。

基於上述背景,本文針對擁有配網運營權並具有DER和DL資源的售電公司,基於含VPP交易組合平臺的售電公司運營框架,提出了考慮VPP動態組合策略的售電公司調度方法。考慮售電公司在日前市場和實時市場的購售電決策,將VPP的實時動態組合納入售電公司的優化調度中,以售電公司的運營經濟性為目標,細化了配網及VPP的運行約束。最後通過改進的IEEE 33節點配電系統進行了算例分析,結果表明,本文所提售電公司優化調度方法,通過對DER、DL資源的動態組合和調度,整合利用分散式資源參與市場,實現售電公司購售電收益的最大化。

1 考慮VPP組合策略的售電公司運營模式

1.1 售電公司運營框架

售電公司是打破電力市場的客觀壟斷,提高售電服務水平的重要主體,其運營需考慮市場,負荷需求以及DER、DL資源等多重因素的影響。本文研究的VPP為售電公司所有,售電公司通過VPP交易組合平臺將所轄配電網內的DER(主要包括可控的DG和不可控的分布式光伏)和DL(主要包括可中斷負荷(interruptible load,IL)和可平移負荷(translatable load,TL))進行整合,參與售電公司的調度[21-22]。含VPP的售電公司運營體系如圖1所示,售電公司從日前、實時市場購電出售給所轄配網內的用戶,不平衡的電量可以在實時市場進行交易。由於對分散式資源申報量的準入限制,售電公司通過VPP交易組合平臺將所轄配網中分散的DER和DL聚合為若干個外部特性的VPP,並執行調度計劃,使得分散式資源得到充分利用,提高售電公司經濟效益。

1.2 基於外部特性的VPP組合策略

基於VPP的對外特性,本文將外部特性呈電源性的VPP定義為電源型虛擬電廠(power supply virtual power plant,PSVPP),外部特性呈負荷性的VPP根據可中斷負荷、可平移負荷進一步分為可中斷負荷型虛擬電廠(interrupt load virtual power plant,ILVPP)和可平移負荷型虛擬電廠(translational load virtual power plant,TLVPP)。售電公司所轄配

網中分散的DER和DL向售電公司VPP交易組合平臺上報實時電量和價格,通過排序,優先組合價量低於準入規則的DER、DL資源,組合成PSVPP、ILVPP、TLVPP,形成VPP動態組合實時合同上報給售電公司。售電公司考慮VPP以及未參與組合的DER和DL資源的實時合同參與實時市場交易。

圖1 考慮VPP組合策略的售電公司運營框架

1.3 售電公司的調度及購售電決策

基於目前中國現貨市場試點開展情況,廣東和浙江現貨市場試點的實時出清周期分別為15 min和5 min,本文構建了如圖2所示的售電公司調度模式及購售電決策流程,在交易前一天,售電公司交易中心根據調控中心的負荷預測和預調度結果在日前市場購得大部分電量,實時與日前之間的不平衡量在實時市場進行平衡;在實時市場,假設調度和交易的時刻為t,則在t-30 min時刻,分散式資源將價量信息上報售電公司的VPP交易組合平臺;t-15 min時刻,根據準入規則完成對申報信息的分類排序,獲得VPP動態組合、DER、DL資源的實時合同;t時刻,售電公司調控中心考慮VPP動態組合實時合同以及獨立的DER和DL合同,在滿足負荷需求的基礎上,對所轄配網中的電力進行經濟調度,獲得實際的VPP組合調用以及DER、DL資源的調用情況,並由售電公司交易中心決策VPP組合策略、實時市場交易量和向用戶的售電價格;月末,售電公司調度中心根據實際調度結果進行結算,並由售電公司交易中心發布結果。

2 考慮VPP組合策略的售電公司優化調度模型

免責聲明：以上內容轉載自北極星電力新聞網，所發內容不代表本平臺立場。全國能源信息平臺聯繫電話：010-65367702，郵箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社

相關焦點

  • 虛擬電廠風起雲湧
    德國與虛擬電廠配套的上中下遊產品已逐漸完備，虛擬電廠除直接參與電力市場進行交易之外，溢價部分與客戶分成參與電網系統輔助服務（二次、三次調頻）來收取服務佣金，與此同時：針對城市供電公司、大型工業用戶、部分針對小用戶的都有相應的售電套餐。
  • 深度文章|考慮虛擬電廠參與的深度調峰市場機制與出清模型
    目前對虛擬電廠的研究大多集中在虛擬電廠參與電能量市場競價策略與模型[7-8]，以及虛擬電廠內部運營與收益分析方面[9]，關於其參與調峰方面的研究也主要是基於成本分析的調峰模型[10-11]，虛擬電廠參與深度調峰的市場機制與出清模型研究較少。
  • 山東售電市場多重難題待解 售電公司發展良莠不齊
    「現在的售電業務越來越信息透明化，用戶籤約難度越來越大，因此電廠售電公司也開始出現相互競爭，電廠聯盟出現鬆動，造成市場競爭更加激烈，通過不斷比價壓價籤約現象在2019年第四季度籤2020年合同時，非常普遍。
  • 當前售電公司的出路何在?增量配電項目是電改的初衷?
    建立現貨市場後，根據各地情況，調峰可直接通過現貨市場的能量交易實現，將不再屬於輔助服務市場範疇，但對於像東北那樣可再生能源過剩和供熱需要較大的特殊情況下，能量現貨市場和調峰市場可能在相當一段時間內仍然會同時並存。09當前售電公司的出路何在？售電市場是為了讓用戶用電行為更有序。
  • 數位化電廠中的分析引擎——通用電氣數字孿生實戰
    · 業務優化 (Business Optimization)：通過智能預測技術使人們做出更明智的商業決策，降低財務風險，最大限度地發揮發電機組的潛力，從而實現更高的利潤。· 高級控制/邊緣計算（Advanced Controls/Edge Computing）：基於數據分析的解決方案可應對電網穩定性、燃料靈活性、排放等方面的挑戰，以降低成本並實現收入最大化。
  • 對標特斯拉Powerwall LG推家用電池新品 「虛擬電廠」概念加速來襲
    巨頭掀起的儲能革命正在加速 相關A股公司有這些 資料顯示，虛擬電廠是一種智能電網技術，通過分布式電力管理系統參與電網的運行和調度，主要由發電系統、儲能設備、通信系統三部分構成。虛擬電廠的基礎是分布式能源以及儲能等網絡建設，需要成熟的電力交易市場以及配套的監管體系，國內目前也在探索階段。
  • 對標特斯拉Powerwall LG推家用電池新品「虛擬電廠」概念加速來襲
    巨頭掀起的儲能革命正在加速 相關A股公司有這些資料顯示，虛擬電廠是一種智能電網技術，通過分布式電力管理系統參與電網的運行和調度，主要由發電系統、儲能設備、通信系統三部分構成。就在同一個月，全球電力設備巨頭日本東芝集團旗下能源系統公司與德國最大的虛擬電廠運營商Next Kraftwerke合資建設亞洲首座虛擬電廠，利用通信和物聯網技術，雲端中央控制全國數個太陽能發電設備，使其像傳統電廠一樣運作。國金證券11月10日發布研報稱，業內認為，「十四五」規劃建議提出要實現「能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高」。
  • 2020年全球虛擬電廠領域十大事件
    但虛擬電廠今年達到了幾個裡程碑，其交易數量比以往任何時候都要高。以下是2020年虛擬電廠領域的十大事件，涵蓋項目、交易、投資和收購等領域。PG&E籤署大型商用電池儲能合同聖誕節前兩天，加州公用事業公司PG&E宣布了387MW/1548MWh電池儲能合同。這樣的投資規模令人震驚，但在2020年，加州的大規模電池交易不再是什麼新鮮事兒。
  • 解開電力系統靈活性謎題,看能源低碳轉型如何實現
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】新建煤電對電力系統靈活性和未來可再生能源發展意味著什麼。兩位專家分別從電力系統調度運行和可再生能源發展形勢的角度建言如何提升電力系統靈活性。中國的電力系統需要什麼樣的市場機制和政策來合理調動靈活性資源的自主最優化配置。
  • 浙江電網首次實施虛擬電廠輔助電網調峰試點
    ，遠程控制麗水綠色能源虛擬電廠輔助電網調峰43萬千瓦，有效提升浙江電網彈性調節能力，助力提高全社會能效水平和我省清潔能源示範省建設。　　麗水市水電資源豐富，有808座小水電站，裝機達170萬千瓦。麗水綠色能源虛擬電廠由麗水境內全域水電組成，聚合55萬千瓦周調節水電站和45萬千瓦下遊徑流電站，相當於一個大號的儲能電池，最大可具備百萬級可調節能力。麗水智慧水電調度平臺利用光纖、無線專網以及北鬥通信新技術將全域水電發電信息聚合，與浙江高彈性電網智慧調度平臺進行信息交互，實現麗水綠色能源虛擬電廠輔助電網調峰。
  • 有了「虛擬電廠」,避免當年紐約一樣全城大停電的事發生
    正在建設中的北外灘，商務樓宇作為耗能大戶，如何確保用電穩定？不用擔心，正在試點運行的「虛擬電廠」通過市場交易手段，把周邊樓宇的閒散電能集中起來，緩解用電緊張。這就好比將散落在城市角落中的「能源珍珠」聚沙成塔。 【虛擬電廠：再造一個電廠？】
  • 電網公司不配合,售電公司違規搶用戶
    「在零售用戶側用35kv價格為基準，基本是價差傳導模式，發電廠把電廠權屬售電公司和獨立的售電公司價差拉大，保持了發電廠售電公司在35kv絕對的壟斷和控制地位。」曹民無奈地說。除了正常的價格競爭，獨立售電公司們認為發電企業與電網公司還用了很多「旁門左道」來壓縮獨立售電公司的生存空間。原本該由電力交易中心收取的履約保函，在2020年的浙江變成了由電廠收取。這一不合規的情況記者從其他獨立售電公司處也得到了印證。「今年電網沒有收取履約保函。從交易風控的角度，變成了電廠收取。」
  • 【圖解】2015-2020年中國售電公司投資前景
    新電改會帶來很多巨大商機，比如售電制改革，鼓勵社會資本市場進入，包括配電領域混合所有制改革。所以從售電公司角度看，更多的關注電改新商...參加路演人士指出，綜合能源服務和售電可以更好地結合，尤其在整個電力市場目...
  • 福建電力「購售電一體化管理」提高電費結算效率
    自10月份起，國網福建省電力有限公司全面實行購售電同期抄表，把抄表時間統一調整至月末最後一天24時，實現購售電客戶電費按自然月同期抄表結算，讓客戶更直觀了解當月電費情況，促進財務核算每月成本，更好掌握經營狀況。
  • 內蒙古自備電廠名單公示!自備電廠的「紅」與「黑」
    如有異議，可通過來訪、來函、來電等形式實名向我委反映情況和意見。《意見》中明確表示，將「在電力、電信、鐵路、石油、天然氣等重點行業和領域，放開競爭性業務，進一步引入市場競爭機制。支持民營企業以控股或參股形式開展發電配電售電業務。」「上述行業、領域相關職能部門要研究制定民營企業分行業、分領域、分業務市場準入具體路徑和辦法，明確路線圖和時間表。」
  • 印度擬恢復老舊燃煤電廠售電
    原標題：印度擬恢復老舊燃煤電廠售電 　　據路透社報導，印度電力部近日建議，在電廠與買家達成協議後，印度政府應該允許老舊燃煤電廠出售電力。
  • 伊電集團二電廠鐵路運煤專用線項目建設有序推進
    近日，記者在伊電集團河南龍泉金亨電力有限公司(簡稱伊電集團二電廠)鐵路運煤專用線項目建設現場看到一派忙碌景象。我們企業要以更大力氣、更高標準、更嚴要求做好環保工作，實現經濟效益與環保效益的雙豐收。」伊電集團二電廠總經理姚光表示，未來該廠所需原煤將利用鐵路專用線直達電廠，不僅可大幅降低運煤成本，還將產生良好的環保效益。　　該項目是伊電集團二電廠2×660兆瓦機組工程的配套項目，總投資2.2億元，主要工程包括鋪設鐵軌、建設管帶機和翻車機，預計年底前完工。
  • 國網福建電力創新建立購售電一體化管理模式提高電費結算效率
    自10月份起，國網福建省電力有限公司全面實行購售電同期抄表，把抄表時間統一調整至月末最後一天24時，實現購售電客戶電費按自然月同期抄表結算。該公司創新建立了購售電一體化電費結算體系，構建電費集約化、核算智能化、帳務自動化、收費線上化的省級電費管理模式，全面提高電費結算效率。　　購售電一體化 管理更高效　　10月1日，福州供電公司營銷部抄表員王立燊在營銷系統「直購電廠」購電模塊上點擊「抄表示數自動獲取」按鍵，瞬間獲取了玉融核電廠的抄表數據。
  • 電廠信息管理系統(MIS)
    宏樹電子電廠信息管理系統經過多年發展，已經應用多家電廠企業，在提升企業管理效率的同時，也為企業帶來了長足的經濟效益。 電力企業管理信息系統是基於提高電力企業的生產效率、管理水平以及經濟效益的一項綜合管理系統，直接的有利影響便是保證生產的安全性、減少人工環節、提高工作效率進而實現管理科學化、現代化、標準化。 電力企業管理信息系統包括實時信息系統和生產運行系統，還可以實現辦公自動化、業務處理自動化。
  • 電水泥啤酒三位一體 華潤電力推循環經濟
    華潤電力（賀州）有限公司總經理左俊傑告訴《每日經濟新聞》記者，目前主要通過電廠、水泥廠、啤酒廠三廠間變廢為寶的循環利用和協同生產方式。「三廠一區可以節省建安費用8668萬元，每年節能降耗標煤29萬噸，節水78萬噸，廢水處理復用263萬噸，減少氮氧化物排放4250噸，減少二氧化碳排放73萬噸，減少二氧化硫排放6萬噸，產生循環經濟效益約1.94億元。」