高比例可再生能源并网下的调峰调频机制研究

高比例可再生能源并网加剧了电力系统的调峰调频压力,针对如何协调解决调峰调频问题与可再生能源发电的高效消纳,本文结合我国电力经营体制现状及改革规划,以调峰调频新机制设计为研究对象,聚焦在可再生能源消纳中涉及的利益分配与风险共担问题,探索促进可再生能源消纳的新途径。主要工作如下:(1)以促进可再生能源消纳的三种典型措施为例,采用机组组合的工具,探究其技术实施的可行性和提高可再生能源消纳的有效性。首先基于对储能灵活爬坡能力和双向调节性的准确建模,分析其调频性能;进一步分析可再生能源本体的调频潜力,通过对风电出力特性的讨论,并结合储能的参与,评估风电承担调度责任对电力系统运行、系统经济性、可再生能源消纳水平等的影响;最后,考虑发挥需求侧资源良好的调峰性能。以此全面考虑市场均衡的统筹,以及多利益主体的联合参与,奠定整个研究的基础。(2)针对高比例风电并网下深度调峰中涉及的利益分配问题,在分析资源配置原则与不同类型电源调峰特性的基础上,提出基于卡尔多改进的深度调峰机制,探讨通过调整参与者利益分配,挖掘系统深度调峰潜力的实现方法。建立引入卡尔多改进机制的深度调峰数学模型,根据最优化条件和经济学原理,探究该模型中机组效益受补偿与分摊影响的变化规律,揭示卡尔多改进下深度调峰的决策机理。进一步确立一种方便工程实现的机组补偿费用与分摊费用的分档确定原则,从而克服了模型求解的困难,系统地分析其中的经济机理以及参与者利益得失的演变规律。(3)不确定的可再生能源参与市场交易面临的风险更高,针对如何解决其市场交易的风险规避问题,以未来可再生能源占主导的电网为背景,充分发挥市场在资源配置方面的有效性,在分析可再生能源并网现状的基础上,提供一定的解决措施,探讨利用期权合同的形式,建立促进可再生能源消纳的双边交易模式,讨论期权合同应用于可再生能源发电消纳的可行性,并在充分计及风电不确定性的条件下,采用二叉树模型对期权合同的期权费用、合同量与合同价格等的确定方法展开研究,对我国未来以可再生能源为主的电力市场机制设计进行前瞻性研究。在我国当前新一轮电力体制改革的新形势下,整个研究以机制分析、机制设计、机制应用为线索,以建立完善的可再生能源调峰调频市场机制为目标,丰富和发展了高比例可再生能源并网下调峰调频的理论与方法。