菅學(xué)輝, 張 利, 楊立濱, 韓學(xué)山, 王明強(qiáng)

(1. 電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東大學(xué)), 山東省濟(jì)南市 250061; 2. 國(guó)網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院, 青海省西寧市 810008)

0 引言

作為可再生能源的主要組成部分,近年來(lái)風(fēng)電在中國(guó)迅速增加,截至2016年底,風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量已達(dá)1.49×108kW[1]。風(fēng)電具有不可控波動(dòng)的秉性,而中國(guó)以火電機(jī)組為主,嚴(yán)重缺乏水電和燃?xì)鈾C(jī)組等可靈活調(diào)度的資源,電力系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn),全國(guó)平均棄風(fēng)率高達(dá)17%[2]。尤其在北方地區(qū),受制于冬季供熱需求,熱電機(jī)組以熱定電進(jìn)一步削弱了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力[3],負(fù)荷低谷時(shí)段風(fēng)電高發(fā)時(shí),電網(wǎng)調(diào)峰極為困難[4-5]。

解決由調(diào)峰能力不足引起的棄風(fēng)問(wèn)題,關(guān)鍵在于如何合理配置調(diào)峰資源。與一般社會(huì)資源的配置一樣,調(diào)峰資源的配置主要有計(jì)劃和市場(chǎng)兩種模式,兩者各有利弊。前者的資源分配由責(zé)任機(jī)構(gòu)統(tǒng)一計(jì)劃,不考慮資源提供者和使用者的自身意愿;而后者則通過(guò)資源相關(guān)各方對(duì)自身利益最大化的追求而實(shí)現(xiàn)。

以計(jì)劃模式為視角的研究,重在通過(guò)建模與算法實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)條件的充分利用,從而對(duì)調(diào)峰資源深度挖掘與配置。如文獻(xiàn)[6]針對(duì)不同調(diào)峰資源的特點(diǎn),文獻(xiàn)[7-9]結(jié)合不同地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際,通過(guò)更全面的建模與算法研究,提高系統(tǒng)整體的調(diào)峰能力。因此這種視角下,技術(shù)條件的極限利用決定了風(fēng)電消納的水平。但由于決策中風(fēng)電的價(jià)值由調(diào)度機(jī)構(gòu)人為認(rèn)定,缺乏科學(xué)合理的依據(jù),因此該模式并不必然導(dǎo)致最優(yōu)的結(jié)果。如文獻(xiàn)[10]就指出,一味地追求風(fēng)電增發(fā)而迫使部分火電機(jī)組向下調(diào)峰進(jìn)入非常規(guī)出力狀態(tài),反而會(huì)增加全系統(tǒng)的運(yùn)行成本。迄今為止,市場(chǎng)模式被公認(rèn)為是最有效的資源配置方式,完善的市場(chǎng)機(jī)制可促成各類(lèi)資源的合理競(jìng)爭(zhēng)與價(jià)值發(fā)現(xiàn),同樣是調(diào)峰的重要手段。文獻(xiàn)[11]綜述了北美成熟電力市場(chǎng)中,各地區(qū)實(shí)踐的多種靈活性資源市場(chǎng)交易手段,文獻(xiàn)[12]提出一種風(fēng)電參與能量和備用市場(chǎng)的新思路,文獻(xiàn)[13]則提出一種基于二叉樹(shù)期權(quán)理論的備用機(jī)制,可降低風(fēng)電市場(chǎng)交易的風(fēng)險(xiǎn)。市場(chǎng)機(jī)制的建立需依托成熟的市場(chǎng)環(huán)境,目前還不適用于中國(guó)。

在信息完全、競(jìng)爭(zhēng)充分等理想條件下,無(wú)論是計(jì)劃模式還是市場(chǎng)模式,調(diào)峰資源配置都可實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)意義下的系統(tǒng)最優(yōu),即通過(guò)整體效益的提升保證個(gè)體效益的改善。而中國(guó)處于深化電力體制改革初期,上述理想條件并不具備,因此帕累托最優(yōu)難以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)學(xué)理論指出,通過(guò)“最大化社會(huì)總效益”而使所有人受益變得越來(lái)越難時(shí),適度重新“分配利益”的效益優(yōu)勢(shì)就開(kāi)始出現(xiàn),即調(diào)整不同參與者之間利益分配可實(shí)現(xiàn)卡爾多改進(jìn)意義下最優(yōu)[14-15]。卡爾多改進(jìn)對(duì)受損者的利益實(shí)施補(bǔ)償,以達(dá)成一個(gè)現(xiàn)實(shí)的帕累托改進(jìn),該思想已在社會(huì)政策的制定、交通運(yùn)輸、旅游等領(lǐng)域[16-18]廣泛應(yīng)用,體現(xiàn)出在參與者之間重新“分配利益”可增進(jìn)社會(huì)總體效益的效果[19]。對(duì)于調(diào)峰參與者的利益調(diào)整,以往僅關(guān)注調(diào)峰費(fèi)用的補(bǔ)償,如文獻(xiàn)[20]提出基于等效可用負(fù)荷率的調(diào)峰費(fèi)用補(bǔ)償方法,文獻(xiàn)[21]提出考慮火電機(jī)組容量差異及系統(tǒng)調(diào)峰能力的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償模型,文獻(xiàn)[22]則從合作博弈的角度對(duì)調(diào)峰成本補(bǔ)償?shù)拇_定進(jìn)行了探討。目前,利益調(diào)整影響資源配置的經(jīng)濟(jì)機(jī)理以及參與者利益得失的演變規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)的分析。

深度調(diào)峰的最高目標(biāo)是“最大化社會(huì)總效益”,但實(shí)現(xiàn)途徑與參與者的“利益分配”密切相關(guān)。針對(duì)高比例風(fēng)電并網(wǎng)下如何合理解決深度調(diào)峰中涉及的“利益分配”問(wèn)題,本文以深度調(diào)峰中“利益分配”是什么,為什么“分配”,以及如何“分配”為線(xiàn)索,從卡爾多改進(jìn)的含義、作用機(jī)理和實(shí)現(xiàn)三個(gè)角度展開(kāi)討論,通過(guò)成本補(bǔ)償和分?jǐn)偟氖侄卧趨⑴c者之間實(shí)現(xiàn)利益重新分配,從而挖掘系統(tǒng)的深度調(diào)峰潛力。最后,通過(guò)模擬中國(guó)電源結(jié)構(gòu)和構(gòu)成比例的算例仿真驗(yàn)證了模型與方法的有效性和合理性。

1 深度調(diào)峰數(shù)學(xué)模型

本文討論的調(diào)峰是指電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)通過(guò)平滑穩(wěn)定地調(diào)整并網(wǎng)機(jī)組出力、改變機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)以跟蹤負(fù)荷峰谷極端變化的運(yùn)行決策。從目前形勢(shì)看,產(chǎn)生棄風(fēng)的根本原因在于負(fù)荷低谷時(shí)段火電機(jī)組因經(jīng)濟(jì)、技術(shù)限制無(wú)法降低出力,系統(tǒng)缺乏調(diào)節(jié)空間以消納風(fēng)電,即系統(tǒng)的調(diào)峰能力不足。隨著風(fēng)電并網(wǎng)比例的不斷提高,更加要求火電機(jī)組增強(qiáng)可調(diào)節(jié)能力,通過(guò)深度調(diào)峰以提高風(fēng)電的消納水平。

調(diào)度決策中,每個(gè)時(shí)間斷面內(nèi),電網(wǎng)的電力供需都必須平衡,且所有機(jī)組出力須滿(mǎn)足技術(shù)出力約束,即

(1)

(2)

由式(1)可知,風(fēng)電出力增加時(shí),如果負(fù)荷不變,火電機(jī)組出力必須相應(yīng)減少。如圖1的C區(qū)域所示,火電出力場(chǎng)景1下,系統(tǒng)的下調(diào)峰能力不足,不得不棄風(fēng);火電出力場(chǎng)景2由于具有[A,B]的下調(diào)空間,則可與風(fēng)電出力較好“匹配”,有效減少或完全避免棄風(fēng)。綜上,深度調(diào)峰機(jī)制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在于如何通過(guò)適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)、技術(shù)措施挖掘該部分下調(diào)峰潛力,而這與機(jī)組的效益實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。

圖1 深度調(diào)峰示意圖Fig.1 Schematic diagram of deep-peak regulation

1.1 模型建立

深度調(diào)峰是經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題,優(yōu)化目標(biāo)為追求社會(huì)總效益最大,其數(shù)學(xué)模型為:

(3)

式中:Fsociety為社會(huì)總效益;Fsurplus為消費(fèi)者剩余;Fbenefit為機(jī)組調(diào)峰效益;P為機(jī)組出力向量;g和h分別為系統(tǒng)運(yùn)行需滿(mǎn)足的等式和不等式約束條件集合;u和x分別為控制變量和狀態(tài)變量;T為調(diào)度時(shí)間。

消費(fèi)者剩余可表示為:

(4)

機(jī)組調(diào)峰效益的通式可表示為:

(5)

(6)

考慮到目前中國(guó)銷(xiāo)售電價(jià)固定,則消費(fèi)者總效用Futility在該優(yōu)化問(wèn)題中可視為常數(shù),故式(3)等效為:

(7)

式中:Fcost為機(jī)組發(fā)電的等效運(yùn)行成本。由于各類(lèi)型機(jī)組的成本特性與技術(shù)特點(diǎn)不同,其運(yùn)行成本和約束條件的表達(dá)也不盡相同,詳述如下。

1)純凝機(jī)組

(8)

式中:a0,i,a1,i,a2,i為機(jī)組i的煤耗成本特性擬合系數(shù)。

圖2 單臺(tái)火電機(jī)組能耗特性曲線(xiàn)Fig.2 Energy consumption characteristic curve of a single thermal power unit

(9)

因此,機(jī)組運(yùn)行成本與有功出力的關(guān)系為:

(10)

機(jī)組出力須滿(mǎn)足技術(shù)出力約束:

(11)

純凝機(jī)組最小技術(shù)出力約束是制約其深度調(diào)峰能力的主要約束,通過(guò)投油助燃,機(jī)組的最小技術(shù)出力可實(shí)現(xiàn)調(diào)整。

2)熱電機(jī)組

在非供熱期,熱電機(jī)組和純凝機(jī)組的運(yùn)行特性類(lèi)似;在供熱期,熱電機(jī)組既生產(chǎn)電能,又利用汽輪發(fā)電機(jī)做過(guò)功的蒸汽供熱,因此其煤耗成本特性為[24]:

(12)

熱電機(jī)組的供熱量需滿(mǎn)足區(qū)域內(nèi)的熱負(fù)荷需求,即

(13)

同時(shí),熱電機(jī)組運(yùn)行需滿(mǎn)足熱電比約束:

(14)

由熱電比約束可以將供熱量折算成用供電量表示的統(tǒng)一形式,單臺(tái)熱電機(jī)組運(yùn)行工況如附錄A圖A1所示,供熱期以熱定電是其主要運(yùn)行方式,熱負(fù)荷平衡約束和熱電比約束導(dǎo)致的可調(diào)節(jié)能力不足是限制該類(lèi)機(jī)組深度調(diào)峰能力的主要原因[25]。

3)風(fēng)電機(jī)組

風(fēng)電機(jī)組不可調(diào)度,此類(lèi)機(jī)組邊際運(yùn)行成本為0。

4)其他約束條件

除以上機(jī)組出力約束外,模型還可加入網(wǎng)絡(luò)約束等系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的其他約束條件[26]。鑒于本文重點(diǎn)在于討論基于卡爾多改進(jìn)的深度調(diào)峰新機(jī)制,為簡(jiǎn)化問(wèn)題分析,故暫未計(jì)及這些約束。

1.2 基于卡爾多改進(jìn)的深度調(diào)峰機(jī)理

經(jīng)濟(jì)調(diào)度中,安全穩(wěn)定約束為剛性的,而經(jīng)濟(jì)約束為柔性的,這也是通過(guò)卡爾多改進(jìn)可實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰潛力挖掘的基礎(chǔ)。

如前所述,在圖2的o點(diǎn)左側(cè),機(jī)組需要投油才能維持穩(wěn)定燃燒,經(jīng)濟(jì)性下降。卡爾多改進(jìn)的資源分配策略的核心思想是通過(guò)轉(zhuǎn)移支付手段,促進(jìn)資源的傾向性分配,因此如需機(jī)組進(jìn)一步調(diào)低出力,則必須對(duì)該部分效益損失進(jìn)行fc的補(bǔ)償,而補(bǔ)償費(fèi)用應(yīng)由資源重新分配后的受益者來(lái)承擔(dān),在深度調(diào)峰問(wèn)題中,費(fèi)用分?jǐn)俧d應(yīng)由受益的火電機(jī)組以及風(fēng)電場(chǎng)共同承擔(dān)。

對(duì)式(7)的模型引入拉格朗日乘子,將其轉(zhuǎn)化為無(wú)約束條件的極值問(wèn)題:

(15)

式中:λt為拉格朗日乘子,它反映了機(jī)組深度調(diào)峰的邊際發(fā)電成本,是系統(tǒng)邊際電價(jià)π的影子成本。

由KKT條件,得到運(yùn)行成本最小時(shí)的必要條件為:

(16)

(17)

1.3 深度調(diào)峰中機(jī)組效益的變化

下面結(jié)合不同機(jī)組的特點(diǎn),具體探究深度調(diào)峰中機(jī)組效益的變化。

1)純凝機(jī)組

對(duì)純凝機(jī)組,由式(16)可得:

(18)

2)熱電機(jī)組

3)風(fēng)電機(jī)組

風(fēng)電機(jī)組屬于不可調(diào)度資源,該類(lèi)機(jī)組不參與調(diào)峰只分?jǐn)傎M(fèi)用的機(jī)制,使得風(fēng)電的單位效益有所下降,但深度調(diào)峰能力的提高使得棄風(fēng)量減少,從而增加了風(fēng)電在電能市場(chǎng)的份額,即機(jī)組的總效益是增加的,與分?jǐn)偟馁M(fèi)用相比,自身增發(fā)電量帶來(lái)的效益更大,因此拿出部分收益來(lái)承擔(dān)分?jǐn)傎M(fèi)用具有可行性。

(19)

其中最大深度調(diào)峰潛力可表示為:

(20)

(21)

由式(21)可知,機(jī)組特性決定了機(jī)組的深度調(diào)峰潛力和補(bǔ)償閾值。

2 卡爾多改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)

基于卡爾多改進(jìn)的深度調(diào)峰新機(jī)制,是通過(guò)成本補(bǔ)償和分?jǐn)偟氖侄?調(diào)整不同參與者之間的利益分配。事實(shí)上,由于政策扭曲和效益扭曲的存在[23],分?jǐn)偪傤~需要通過(guò)公共資金的影子成本進(jìn)行調(diào)整,出于簡(jiǎn)化分析的考慮,本文設(shè)定補(bǔ)償總額等于分?jǐn)偪傤~,暫不考慮分?jǐn)偪傤~的調(diào)整。

2.1 卡爾多補(bǔ)償?shù)拇_定

如前所述,卡爾多改進(jìn)通過(guò)成本補(bǔ)償挖掘機(jī)組的調(diào)峰潛力,機(jī)組投油助燃成本得到補(bǔ)償后,會(huì)下調(diào)出力到低于常規(guī)出力下限的水平,最佳的補(bǔ)償費(fèi)用應(yīng)由邊際補(bǔ)償費(fèi)用等于邊際投油助燃成本來(lái)確定。為方便工程實(shí)現(xiàn),本文采用負(fù)荷率來(lái)確定補(bǔ)償費(fèi)用,當(dāng)機(jī)組平均負(fù)荷率低于常規(guī)出力下限的對(duì)應(yīng)值,即意味著機(jī)組進(jìn)入深度調(diào)峰階段,需要進(jìn)行補(bǔ)償。負(fù)荷率是表征機(jī)組效益的關(guān)鍵指標(biāo),平均負(fù)荷率α定義為統(tǒng)計(jì)周期τ內(nèi)開(kāi)機(jī)機(jī)組負(fù)荷率的平均值:

(22)

式中:PGN,i為火電機(jī)組i的額定容量。

根據(jù)國(guó)內(nèi)機(jī)組實(shí)際的調(diào)峰能力[27],在非供熱期,純凝機(jī)組常規(guī)出力下限對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率約為額定容量的50%,熱電機(jī)組因配備了高參數(shù)的鍋爐,其對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率更低;在供熱期,熱電機(jī)組必須完成供熱任務(wù),因此常規(guī)出力下限對(duì)應(yīng)的負(fù)荷率有所上升,純凝機(jī)組主要承擔(dān)該時(shí)期的調(diào)峰任務(wù)。

當(dāng)平均負(fù)荷率小于或等于深度調(diào)峰補(bǔ)償基準(zhǔn)β時(shí)，機(jī)組應(yīng)獲得深度調(diào)峰補(bǔ)償?？紤]機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況,根據(jù)是否在供熱期,是純凝還是熱電機(jī)組,設(shè)置火電機(jī)組深度調(diào)峰補(bǔ)償基準(zhǔn)β1和β2如附錄B表B1所示。其中,β1<β2,受現(xiàn)有機(jī)組最大可調(diào)峰能力制約,規(guī)定β1的取值不低于40%。

深度調(diào)峰電量是指機(jī)組平均負(fù)荷率低于深度調(diào)峰基準(zhǔn)形成的未發(fā)電量,核算方法如附錄A圖A3所示,由低于深度調(diào)峰補(bǔ)償基準(zhǔn)和實(shí)際出力之間的差值積分可得。為簡(jiǎn)明起見(jiàn),本文以?xún)蓹n為例進(jìn)行深度調(diào)峰電量的計(jì)算說(shuō)明(實(shí)際中可以根據(jù)需求設(shè)置為多檔),如式(23)和式(24)所示,深度調(diào)峰補(bǔ)償基準(zhǔn)β對(duì)應(yīng)不同時(shí)期和機(jī)組類(lèi)型取β1或β2。

(23)

于是,火電機(jī)組獲得的補(bǔ)償費(fèi)用為:

(24)

2.2 卡爾多分?jǐn)偟拇_定

基于卡爾多改進(jìn)的深度調(diào)峰新機(jī)制,是通過(guò)參與者利益分配的調(diào)整促進(jìn)資源的傾向性分配。部分機(jī)組降出力參與深度調(diào)峰后,一方面風(fēng)電的消納水平得以提高,另一方面未參與深度調(diào)峰的火電機(jī)組因避免了降出力而受益。遵循“誰(shuí)受益,誰(shuí)分?jǐn)偂钡脑瓌t,調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用應(yīng)由負(fù)荷率高于深度調(diào)峰補(bǔ)償基準(zhǔn)的火電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)共同分?jǐn)?為兼顧公平,參照文獻(xiàn)[28],確定分?jǐn)傇瓌t為根據(jù)修正后的發(fā)電量,按機(jī)組發(fā)電量占總電量的比例進(jìn)行分?jǐn)?如式(25)所示。

(25)

1)火電機(jī)組

對(duì)于參與分?jǐn)傎M(fèi)用的火電機(jī)組i,按負(fù)荷率高中低分為三檔進(jìn)行電量修正,修正方法如附錄A圖A3所示,圖中γ1和γ2為費(fèi)用分?jǐn)偡謾n基準(zhǔn)(γ1<γ2),計(jì)算方法為:

(26)

式中:ki為對(duì)應(yīng)第i檔的修正系數(shù),機(jī)組負(fù)荷率越高,因未參與深度調(diào)峰獲得的售電總收益越多,在費(fèi)用分?jǐn)傊袘?yīng)承擔(dān)的責(zé)任也越大,故設(shè)置k1

2)風(fēng)電場(chǎng)

為了保障并平衡各風(fēng)電場(chǎng)的收益,對(duì)于參與費(fèi)用分?jǐn)偟娘L(fēng)電場(chǎng)j,當(dāng)發(fā)電小時(shí)數(shù)超過(guò)保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)后,發(fā)電量依據(jù)上一年度利用小時(shí)數(shù)與保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù)之差進(jìn)行修正,如式(27)所示。

(27)

式中:Tj和Tg,j分別為風(fēng)電場(chǎng)j的上一年度利用小時(shí)數(shù)和保障性收購(gòu)小時(shí)數(shù);ceil(·)為向上取整函數(shù);Ts為分檔階梯小時(shí)數(shù);Δ為風(fēng)電場(chǎng)修正系數(shù)，其值小于1。

3 求解流程

圖3 求解流程圖Fig.3 Flow chart of calculation

4 算例分析

4.1 算例基本數(shù)據(jù)

1)機(jī)組數(shù)據(jù):算例系統(tǒng)由一座純凝電廠(2臺(tái)純凝機(jī)組)、一座熱電廠(3臺(tái)熱電機(jī)組)和一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)組成。參考中國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的平均比例[29],算例系統(tǒng)中熱電機(jī)組裝機(jī)比例設(shè)為33%,風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量為200 MW,占系統(tǒng)總?cè)萘康?2%,純凝和熱電兩類(lèi)機(jī)組參數(shù)分別如附錄B表B2和表B3所示。

2)負(fù)荷數(shù)據(jù):選取某日夜間23:00—02:00的負(fù)荷數(shù)據(jù),系統(tǒng)負(fù)荷需求與風(fēng)電預(yù)測(cè)出力如附錄A圖A4所示。由圖A4可知,熱負(fù)荷需求受氣候因素影響,全時(shí)段維持在較高水平,風(fēng)電出力呈現(xiàn)明顯的反調(diào)峰特性,因此在供熱期,所選時(shí)段熱電矛盾對(duì)風(fēng)電消納的制約作用突出。

4.2 新機(jī)制有效性驗(yàn)證和補(bǔ)償基準(zhǔn)靈敏性分析

圖4 卡爾多改進(jìn)與深度調(diào)峰的關(guān)系Fig.4 Relationship of Kaldor compensation and deep-peak regulation

由圖4(a)可見(jiàn),供熱期機(jī)組3在卡爾多補(bǔ)償?shù)募?lì)下下調(diào)出力,新機(jī)制通過(guò)“利益分配”促進(jìn)資源傾向性分配的有效性得證。由圖4(b)可知:①無(wú)論是在供熱期還是非供熱期,與不考慮卡爾多改進(jìn)時(shí)相比,風(fēng)電消納率均有所提高,實(shí)現(xiàn)了從社會(huì)總體效益的角度促進(jìn)可再生能源消納;②總運(yùn)行成本供熱期較非供熱期有所增加,但供熱期風(fēng)電消納率較同基準(zhǔn)下的非供熱期有所下降,原因是受熱電機(jī)組以熱定電運(yùn)行方式的制約,系統(tǒng)整體調(diào)峰能力受限;③補(bǔ)償基準(zhǔn)設(shè)置得過(guò)高時(shí),機(jī)組響應(yīng)調(diào)峰指令的積極性不高,隨著補(bǔ)償基準(zhǔn)的降低,運(yùn)行成本單調(diào)減少,即社會(huì)總效益單調(diào)增加,實(shí)現(xiàn)盡量“最大化社會(huì)總效益”,與此同時(shí),機(jī)組的調(diào)峰潛力得到逐漸挖掘。值得注意的是,在[50%,48%]基準(zhǔn)附近運(yùn)行成本和風(fēng)電消納率出現(xiàn)飽和,原因是受機(jī)組非常規(guī)出力極限剛性約束的限制,單純通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段挖掘深度調(diào)峰潛力達(dá)到極限。

4.3 深度調(diào)峰利益分配

按本文設(shè)定的原則,確定所選調(diào)峰時(shí)段各機(jī)組在供熱期的總補(bǔ)償和總分?jǐn)傎M(fèi)用,如表1所示。

表1 所選調(diào)峰時(shí)段各機(jī)組總補(bǔ)償和總分?jǐn)傎M(fèi)用Table 1 Total compensation and allocation expenses of each unit in selected peak-regulation period

由表1可知:①總體上看,由于純凝機(jī)組承擔(dān)了大部分的深度調(diào)峰任務(wù),其調(diào)峰補(bǔ)償明顯多于其他類(lèi)型機(jī)組,并且容量較大的純凝機(jī)組2調(diào)峰能力強(qiáng),獲得的補(bǔ)償也相對(duì)較多;②不論是純凝機(jī)組還是熱電機(jī)組,在對(duì)收益有利的情況下都會(huì)參與到調(diào)峰中,純凝機(jī)組1和熱電機(jī)組3所獲得的調(diào)峰補(bǔ)償相對(duì)較少,在經(jīng)濟(jì)杠桿的作用下,卡爾多改進(jìn)項(xiàng)的存在將驅(qū)使機(jī)組下調(diào)其出力,通過(guò)挖掘自身的調(diào)峰潛力,獲得更多的收益;③風(fēng)電場(chǎng)分?jǐn)偛糠稚疃日{(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用,減輕了火電機(jī)組的費(fèi)用分?jǐn)倝毫?與此同時(shí),通過(guò)電量增發(fā)提高了總收益,從而達(dá)到了調(diào)峰的效果;④在表1中,僅考慮卡爾多改進(jìn)的補(bǔ)償和分?jǐn)傢?xiàng),機(jī)組2，5和風(fēng)電場(chǎng)是受損的,機(jī)組1，3和4是受益的,但由圖4可知,總運(yùn)行成本降低,即社會(huì)總效益是增加的。新機(jī)制通過(guò)受損者和受益者之間的利益分配,提高了系統(tǒng)的整體調(diào)峰能力,增進(jìn)了可再生能源的消納水平。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種基于卡爾多改進(jìn)的深度調(diào)峰新機(jī)制,通過(guò)建立適于中國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)狀的風(fēng)火復(fù)合系統(tǒng)深度調(diào)峰數(shù)學(xué)模型,對(duì)機(jī)制的作用原理與實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了探討。算例分析可以看出:所提方法利用經(jīng)濟(jì)杠桿的作用,通過(guò)調(diào)整利益分配促進(jìn)了資源的傾向性分配,火電機(jī)組在補(bǔ)償下主動(dòng)下調(diào)出力,挖掘了系統(tǒng)下調(diào)峰潛力,可有效提高風(fēng)電的消納水平。

該機(jī)制下,火電應(yīng)急啟停、可中斷負(fù)荷、電儲(chǔ)能、跨省調(diào)度等調(diào)峰手段應(yīng)如何融入,還有待進(jìn)一步的研究。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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