唐琦雯，徐文欣，章 楓，房 樂(lè)，王蓓蓓

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司，杭州 310007；2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南京 210096；3.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；4.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力市場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室，杭州 310014）

0 引言

為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，加快發(fā)展可再生能源發(fā)電已成為必要舉措。隨著新能源接入電網(wǎng)比例不斷提高，其出力波動(dòng)性和不確定性給電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)了巨大壓力。因此，需要更多的靈活性資源參與到系統(tǒng)調(diào)度中作為調(diào)節(jié)支撐，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中預(yù)留足夠的靈活性爬坡能力，來(lái)應(yīng)對(duì)凈負(fù)荷的急速升降。凈負(fù)荷指原始負(fù)荷減去可再生能源出力后的剩余負(fù)荷。

從經(jīng)濟(jì)性角度看，為了鼓勵(lì)市場(chǎng)主體積極參與提供靈活性爬坡能力，有必要建立完善的靈活性爬坡產(chǎn)品市場(chǎng)交易機(jī)制［1-4］。對(duì)此，美國(guó)CAISO（加州電力市場(chǎng)）和MISO（中西部電力市場(chǎng)）分別在市場(chǎng)中引入FRP（靈活性爬坡產(chǎn)品）和RCP（爬坡能力產(chǎn)品），并按機(jī)會(huì)成本進(jìn)行定價(jià)。

可再生能源的快速發(fā)展對(duì)電網(wǎng)靈活性提出更高的要求，需要更多的靈活性資源來(lái)支撐系統(tǒng)對(duì)靈活性爬坡的需求。靈活性資源是指電力系統(tǒng)中在給定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)能夠提供一定的爬坡、滑坡能力的可控資源［5］。文獻(xiàn)［6］指出，可以提供靈活性爬坡產(chǎn)品的資源，發(fā)電側(cè)主要有傳統(tǒng)火電機(jī)組、水電機(jī)組、相對(duì)可控的可再生能源（如光熱、生物質(zhì)）等，電網(wǎng)側(cè)主要有柔性輸電、“互聯(lián)互濟(jì)”和微電網(wǎng)，用戶側(cè)有需求側(cè)響應(yīng)、電動(dòng)汽車等，此外還有儲(chǔ)能資源。在這些資源中，傳統(tǒng)火電裝機(jī)容量大、輸出穩(wěn)定，但啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、啟停成本高，不能及時(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)突發(fā)性波動(dòng)，調(diào)節(jié)能力有限；可再生能源提供靈活性爬坡能力仍面臨著可控性和經(jīng)濟(jì)性難題；電網(wǎng)側(cè)輸電線路新能源發(fā)電量輸送占比仍處在相當(dāng)?shù)偷乃剑弧盎ヂ?lián)互濟(jì)”能通過(guò)區(qū)域間傳輸容量提高靈活性，但面臨成本過(guò)高的問(wèn)題和負(fù)荷脫落的風(fēng)險(xiǎn)；用戶側(cè)需求響應(yīng)尚處于起步階段，響應(yīng)規(guī)模和穩(wěn)定性難以滿足需求；電動(dòng)汽車保有量較少，調(diào)控困難；儲(chǔ)能技術(shù)尚未成熟，投資規(guī)模小、成本高，且受到諸多外部條件限制，暫時(shí)難以滿足電網(wǎng)日益增長(zhǎng)的靈活性需求；其他各類資源的相關(guān)技術(shù)仍待突破。水電具有規(guī)模龐大、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，而且水電機(jī)組啟停時(shí)間短，爬坡速度快，能快速響應(yīng)凈負(fù)荷變化，是現(xiàn)在和未來(lái)一段時(shí)期新能源大規(guī)模集中消納的最佳選擇。因此，有必要開(kāi)展水電參與提供靈活性爬坡能力的研究，充分利用水電優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，提升水電對(duì)電網(wǎng)靈活性的支撐能力［7］。

為構(gòu)建水電資源參與提供靈活性爬坡能力的調(diào)度模型，文獻(xiàn)［8］分別從供給側(cè)和需求側(cè)量化水電靈活性供給能力和靈活性需求，并通過(guò)供需關(guān)系約束耦入水、風(fēng)、光聯(lián)合調(diào)度模型。文獻(xiàn)［9］從供需平衡的角度提出電源上調(diào)和下調(diào)靈活性裕度指標(biāo)，構(gòu)建以污染氣體排放總量最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，將水電單獨(dú)作為一個(gè)調(diào)度層求解，主要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。文獻(xiàn)［10］采用多目標(biāo)優(yōu)化方式，同樣采用風(fēng)、光、水、火、蓄分層求解策略，發(fā)揮各類能源的互補(bǔ)協(xié)調(diào)特性，但主要著重于日前調(diào)度層面。

綜上所述，眾多學(xué)者對(duì)水電資源提供靈活性爬坡能力進(jìn)行了研究，但主要關(guān)注水電靈活性的量化方式以及水電提供靈活性的調(diào)度結(jié)果，忽略了水電靈活性供給受到自身各項(xiàng)運(yùn)行約束的限制，以及缺乏從電力市場(chǎng)層面對(duì)水電參與靈活性爬坡市場(chǎng)的收益測(cè)算。為此，本文提出一種水電機(jī)組和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)度的日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)優(yōu)化模型，該模型充分利用水電機(jī)組的出力和爬坡特性，考慮水電自身的電量約束，使其與常規(guī)火電機(jī)組相配合，共同應(yīng)對(duì)新能源接入給電力系統(tǒng)帶來(lái)的波動(dòng)性及不確定性等影響，提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力，并給出水電收益獲取方式。最后，通過(guò)兩機(jī)組系統(tǒng)算例驗(yàn)證模型效果。

1 水電運(yùn)行約束對(duì)其靈活性供給的影響

針對(duì)水電機(jī)組，考慮到水電站的水量平衡、水位控制、周期性條件等諸多限制，其在一段時(shí)間內(nèi)的總發(fā)電量會(huì)受到約束，因此水電機(jī)組提供靈活性爬坡時(shí)除了考慮最大出力、最小出力的容量約束，還需要考慮電量約束。

電量約束可能會(huì)影響水電機(jī)組提供靈活性的能力。以圖1為例，圖1（a）為水電機(jī)組向上爬坡，若不考慮電量約束，根據(jù)容量約束的最大出力（黑色虛線），機(jī)組可以按黑色箭頭爬坡。若某時(shí)刻，電量約束限制的最大出力（紅線虛線）小于機(jī)組容量，機(jī)組僅能按紅色箭頭爬坡，能夠提供的最大爬坡裕度將減小。同理，電量約束會(huì)使某時(shí)刻機(jī)組需提供的最小出力增加，導(dǎo)致機(jī)組所能提供的最大滑坡裕度減小，如圖1（b）所示。

圖1 水電電量約束對(duì)于提供靈活性的影響

2 電能及靈活性爬坡產(chǎn)品交易框架

水電機(jī)組受電量約束的限制，而靈活性爬坡產(chǎn)品主要是在日內(nèi)或?qū)崟r(shí)調(diào)度中考慮，此時(shí)系統(tǒng)一般采用滾動(dòng)優(yōu)化調(diào)度，在實(shí)際優(yōu)化調(diào)度中很難在前一個(gè)滾動(dòng)周期中顧及后一周期的水電出力及水電總發(fā)電量。為了充分考慮水電機(jī)組的電量約束，本文建立日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)優(yōu)化模型：在日前調(diào)度階段，引入一天內(nèi)總發(fā)電量約束，優(yōu)化得出各時(shí)段水電機(jī)組的參考出力；在日內(nèi)調(diào)度階段，將日前對(duì)應(yīng)時(shí)段的水電參考出力總和作為日內(nèi)各個(gè)滾動(dòng)周期內(nèi)的電量上限。通過(guò)上述方式實(shí)現(xiàn)日前到日內(nèi)的銜接，化解了在滾動(dòng)調(diào)度中考慮水電電量約束的難題，有利于水電機(jī)組的整體調(diào)度，提高模型的現(xiàn)實(shí)可操作性。

本模型中可供調(diào)度的資源包括常規(guī)火電機(jī)組和水電機(jī)組：常規(guī)火電機(jī)組的開(kāi)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，需要在日前確定機(jī)組組合（即開(kāi)停機(jī)）；水電機(jī)組報(bào)價(jià)成本低，爬坡速率快，但其出力受電量約束的限制，需要在日前確定各時(shí)段水電出力參考值。

結(jié)合可調(diào)度資源的特性，本文建立火電機(jī)組和水電機(jī)組聯(lián)合調(diào)度的日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)優(yōu)化模型，并將前一時(shí)段的調(diào)度結(jié)果作為已知量用于后一階段的優(yōu)化過(guò)程。

1）日前調(diào)度計(jì)劃：以1 d為一個(gè)調(diào)度周期，以15 min為時(shí)間尺度，確定火電機(jī)組的機(jī)組組合（開(kāi)停機(jī)狀態(tài)）、水電機(jī)組參考出力。

2）日內(nèi)調(diào)度計(jì)劃：以2 h 為一個(gè)滾動(dòng)調(diào)度周期，以15 min 為時(shí)間尺度，確定火電機(jī)組出力和水電機(jī)組出力。

日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)調(diào)度流程見(jiàn)圖2，日前調(diào)度每24 h 進(jìn)行一次，日內(nèi)調(diào)度每15 min 進(jìn)行一次，每次制定2 h內(nèi)的出力計(jì)劃，但僅執(zhí)行每個(gè)周期內(nèi)第一個(gè)15 min的出力。

圖2 日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)調(diào)度流程

靈活性爬坡市場(chǎng)僅在日內(nèi)開(kāi)展，水電機(jī)組和火電機(jī)組都可以參與提供靈活性爬坡產(chǎn)品，并以機(jī)會(huì)成本對(duì)其預(yù)留的靈活性進(jìn)行定價(jià)結(jié)算。在本文模型中水電預(yù)留靈活性的機(jī)會(huì)成本與其容量、電量有關(guān)。

3 調(diào)度模型的建立

3.1 日前調(diào)度模型

3.1.1 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)總運(yùn)行成本最?。?/p>

式中：CG，ope為火電機(jī)組總運(yùn)行成本；CH，ope為水電機(jī)組總運(yùn)行成本；ai和bi分別為火電機(jī)組i的發(fā)電成本常系數(shù)和一次項(xiàng)系數(shù)；ck和dk分別為水電機(jī)組k的發(fā)電成本常系數(shù)和一次項(xiàng)系數(shù)；為時(shí)段t火電機(jī)組i的出力；為時(shí)段t水電機(jī)組k的出力；NG為火電機(jī)組數(shù)量；NH為水電機(jī)組數(shù)量；NT為調(diào)度時(shí)間內(nèi)總時(shí)段數(shù)。

3.1.2 約束條件

1）凈負(fù)荷平衡約束為：

2）火電機(jī)組最小啟停時(shí)間約束為：

式中：Ti，on和Ti，off分別為火電機(jī)組i的最小開(kāi)機(jī)時(shí)段數(shù)和最小停機(jī)時(shí)段數(shù)；分別為火電機(jī)組i在時(shí)段t-1 已連續(xù)開(kāi)機(jī)時(shí)段數(shù)和已連續(xù)停機(jī)時(shí)段數(shù)；為機(jī)組i在時(shí)段t的開(kāi)停狀態(tài)0-1 變量，0表示停機(jī)，1表示開(kāi)機(jī)。

3）火電機(jī)組出力約束為：

式中：PG，i，max和PG，i，min分別為火電機(jī)組i的出力上限和下限。

4）火電機(jī)組爬坡約束為：

5）水電機(jī)組出力約束為：

式中：PH，k，max和PH，k，min分別為水電機(jī)組k的出力上限和下限。

6）水電機(jī)組爬坡約束為：

7）水電機(jī)組總電量約束為：

式 中：EH，k，max為水電站k一日內(nèi)總發(fā)電量的最大值。

3.2 日內(nèi)調(diào)度模型

在日內(nèi)調(diào)度階段，將對(duì)日前模型求解得出的火電機(jī)組啟停狀態(tài)和水電機(jī)組參考出力作為已知量代入日內(nèi)優(yōu)化過(guò)程。

3.2.1 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)為調(diào)度周期內(nèi)系統(tǒng)總運(yùn)行成本最?。?/p>

3.2.2 約束條件

1）水電機(jī)組電量約束為：

2）靈活性平衡約束為：

3）火電機(jī)組靈活性出力約束為：

4）水電機(jī)組靈活性出力約束為：

5）水電機(jī)組電量約束對(duì)靈活性出力的約束為：

此外，還有凈負(fù)荷平衡約束，以及火電、水電各自的出力約束和爬坡約束，已在日前模型中給出，不再贅述。

4 算例分析

本文采用一個(gè)兩機(jī)組系統(tǒng)作為測(cè)試系統(tǒng)對(duì)所提出的交易機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證，包括一臺(tái)火電機(jī)組和一臺(tái)水電機(jī)組，具體機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 機(jī)組參數(shù)

本文采用滾動(dòng)調(diào)度，算例部分主要圍繞兩個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的結(jié)果進(jìn)行分析。在每個(gè)調(diào)度周期，系統(tǒng)會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行更新，各周期的預(yù)測(cè)負(fù)荷如圖3 所示。不確定性靈活性需求均設(shè)置為15 MW，確定性靈活性需求取決于各時(shí)段的預(yù)測(cè)負(fù)荷。

圖3 預(yù)測(cè)負(fù)荷

日前調(diào)度階段，設(shè)置水電機(jī)組總發(fā)電量上限為840 MW，水電在日前階段對(duì)應(yīng)時(shí)段的參考出力如圖4所示。

圖4 日前調(diào)度階段水電參考出力

4.1 靈活性爬坡影響分析

本節(jié)主要分析靈活性平衡約束對(duì)于市場(chǎng)出清結(jié)果及水電機(jī)組收益的影響。由于水電機(jī)組的電量約束與其提供靈活性爬坡能力之間具有影響市場(chǎng)出清結(jié)果的耦合效應(yīng)，暫不考慮水電機(jī)組的電量約束。

4.1.1 不考慮靈活性爬坡

對(duì)第一個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段1—8）進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果如圖5所示，執(zhí)行時(shí)段1機(jī)組出力結(jié)果，水電出力100 MW，火電出力60 MW。

圖5 不考慮靈活性爬坡，時(shí)段1—8優(yōu)化結(jié)果

更新負(fù)荷值，對(duì)第二個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段2—9）進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果如圖6 所示。由于負(fù)荷的不確定性，時(shí)段2 凈負(fù)荷預(yù)測(cè)值由175 MW 更新為185 MW，爬坡需求為25 MW。時(shí)段1沒(méi)有為時(shí)段2預(yù)留靈活性爬坡，因此時(shí)段1水電機(jī)組已經(jīng)滿發(fā)，不能再提供向上爬坡，而火電機(jī)組15 min 內(nèi)只能提供20 MW 向上爬坡，導(dǎo)致失負(fù)荷5 MW。同時(shí)，時(shí)段2電價(jià)上升至懲罰電價(jià)。

圖6 不考慮靈活性爬坡，時(shí)段2—9優(yōu)化結(jié)果

結(jié)合各時(shí)段出清價(jià)格和水電出力可以求出水電在電能量市場(chǎng)的收益，本例中除了時(shí)段2出清價(jià)格為懲罰電價(jià)120美元/MWh，其余時(shí)段出清價(jià)格均為火電機(jī)組報(bào)價(jià)29 美元/MWh，可計(jì)算出不考慮靈活性時(shí)的水電總收益，見(jiàn)表2。

表2 不考慮靈活性時(shí)的水電收益

4.1.2 考慮靈活性爬坡

考慮靈活性爬坡時(shí)，根據(jù)式（16）、（17）可以求出各時(shí)段的向上、向下靈活性需求。對(duì)第一個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段1—8）進(jìn)行優(yōu)化，各機(jī)組出力結(jié)果以及提供靈活性爬坡情況如圖7 所示?？梢钥闯觯瑫r(shí)段1 水電機(jī)組減少了10 MW 出力，這是為了給時(shí)段2 預(yù)留10 MW 靈活性爬坡，因此水電實(shí)際出力90 MW，火電出力70 MW。

圖7 考慮靈活性爬坡，時(shí)段1—8優(yōu)化結(jié)果

更新負(fù)荷值后，對(duì)第二個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段2—9）進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果如圖8所示。由于考慮了靈活性爬坡，時(shí)段1水電機(jī)組沒(méi)有滿發(fā)，還能提供10 MW向上爬坡，結(jié)合火電機(jī)組提供15 MW，共25 MW，滿足凈負(fù)荷上升的需求。

圖8 考慮靈活性爬坡，時(shí)段2—9優(yōu)化結(jié)果

水電機(jī)組為提供靈活性爬坡能力，減少了在電能量市場(chǎng)的出力，應(yīng)按機(jī)會(huì)成本給其補(bǔ)償。以時(shí)段1 為例，市場(chǎng)出清價(jià)格為29 美元/MWh，水電機(jī)組報(bào)價(jià)28 美元/MWh，水電為提供靈活性爬坡減少了10 MW 出力，每降低1 MW 出力損失1美元，因此機(jī)會(huì)成本為1美元/MWh。

此時(shí)水電的收益來(lái)自于電能量市場(chǎng)和靈活性爬坡市場(chǎng)，電能量市場(chǎng)計(jì)算方式不變，快速爬坡市場(chǎng)按上述方式給予水電補(bǔ)償，本例中時(shí)段1、時(shí)段3 水電提供靈活性爬坡均有1 美元/MWh 的機(jī)會(huì)成本。計(jì)算出考慮靈活性時(shí)的水電總收益，見(jiàn)表3。

表3 考慮靈活性時(shí)的水電收益

4.1.3 對(duì)比分析

對(duì)比是否考慮靈活性平衡約束兩種情況，考慮靈活性爬坡能力的獲取能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，主要體現(xiàn)在：

1）避免切負(fù)荷。對(duì)比圖6和圖8，未考慮靈活性爬坡時(shí)，由于不確定性對(duì)預(yù)測(cè)凈負(fù)荷準(zhǔn)確性的影響，滾動(dòng)調(diào)度更新負(fù)荷值后，機(jī)組的爬坡速率可能來(lái)不及跟上凈負(fù)荷的變化。本例中，時(shí)段2凈負(fù)荷增加時(shí)機(jī)組爬坡不足，導(dǎo)致切負(fù)荷；相應(yīng)的，凈負(fù)荷下降時(shí)機(jī)組可能滑坡不足，導(dǎo)致棄風(fēng)棄光，不利于新能源消納。考慮靈活性爬坡時(shí)，水電機(jī)組在本時(shí)段為下一時(shí)段預(yù)留一定爬坡量，即使凈負(fù)荷由于不確定性發(fā)生波動(dòng)，也能通過(guò)水電、火電共同爬坡滿足電力平衡。

2）穩(wěn)定市場(chǎng)電價(jià)。未考慮靈活性爬坡時(shí)，系統(tǒng)由于切負(fù)荷電價(jià)上升至懲罰電價(jià)，不能反映機(jī)組邊際成本；考慮靈活性爬坡時(shí)，市場(chǎng)出清價(jià)格保持穩(wěn)定，避免因電價(jià)波動(dòng)影響市場(chǎng)效率。

4.2 水電機(jī)組電量約束影響分析

本節(jié)在考慮靈活性約束的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步添加水電機(jī)組電量約束條件，分析電量約束對(duì)調(diào)度結(jié)果的影響。

4.2.1 考慮水電機(jī)組電量約束

根據(jù)日前調(diào)度得到的各時(shí)段水電機(jī)組參考出力，按照式（11）和（12），對(duì)第一個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段1—8）優(yōu)化時(shí)，水電在這8 個(gè)時(shí)段內(nèi)的總出力應(yīng)不超過(guò)日前對(duì)應(yīng)時(shí)段1—8 的水電參考出力之和，得出時(shí)段1—8優(yōu)化結(jié)果如圖9所示。

圖9 考慮電量約束，時(shí)段1-8優(yōu)化結(jié)果

對(duì)第二個(gè)調(diào)度周期（時(shí)段2—9）進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，除了更新預(yù)測(cè)負(fù)荷值，還需更新水電機(jī)組的電量約束。上一滾動(dòng)周期執(zhí)行了時(shí)段1的機(jī)組出力，則時(shí)段2—8的發(fā)電量上限更新為日前時(shí)段1—8的水電參考出力之和減去日內(nèi)時(shí)段1 的水電實(shí)際出力。因此，時(shí)段2—9 的電量約束為：水電在這8 個(gè)時(shí)段內(nèi)的總出力不超過(guò)更新后的時(shí)段2—8 發(fā)電量上限加上日前時(shí)段9 的水電參考出力。時(shí)段2—9 優(yōu)化結(jié)果如圖10所示。

圖10 考慮電量約束，時(shí)段2—9優(yōu)化結(jié)果

由于電量約束限制了水電機(jī)組提供靈活性爬坡的能力，根據(jù)式（25），某時(shí)段水電能預(yù)留的最大爬坡僅為下一時(shí)段的電量約束上限減去當(dāng)前時(shí)段的出力。因此，為了預(yù)留足夠的靈活性爬坡，即使沒(méi)有達(dá)到容量約束上限，電量約束也可能迫使水電減少當(dāng)前時(shí)段的出力，這時(shí)候水電提供靈活性爬坡也有一定的機(jī)會(huì)成本。本例中，時(shí)段1水電機(jī)組應(yīng)為下一時(shí)段預(yù)留10 MW靈活性爬坡，受時(shí)段2 電量約束的限制，水電減少了時(shí)段1 的出力，因此水電提供的這部分靈活性爬坡存在機(jī)會(huì)成本，為0.33美元/MWh。時(shí)段3水電機(jī)組為下一時(shí)段預(yù)留15 MW 靈活性爬坡，受容量約束的限制，水電減少了時(shí)段3的出力，這部分靈活性爬坡的機(jī)會(huì)成本為1美元/MWh。計(jì)算出考慮電量約束時(shí)的水電總收益，見(jiàn)表4。

表4 考慮電量約束時(shí)的水電收益

4.2.2 對(duì)比分析

4.1.2 節(jié)與4.2.1節(jié)均在優(yōu)化調(diào)度中考慮了靈活性爬坡能力的獲取，區(qū)別在于4.1.2節(jié)中未考慮水電電量約束，4.2.1 節(jié)中考慮了水電電量約束。對(duì)比這兩種情況下的運(yùn)行結(jié)果，水電機(jī)組電量約束的影響主要體現(xiàn)在：

1）限制水電在電能量市場(chǎng)的出力。對(duì)比圖7和圖8、圖9和圖10可知：沒(méi)有電量約束時(shí)，由于水電報(bào)價(jià)較低，在其出力范圍內(nèi)且靈活性足夠的情況下，系統(tǒng)會(huì)傾向于優(yōu)先調(diào)用水電以實(shí)現(xiàn)總成本最小的優(yōu)化目標(biāo)；考慮電量約束時(shí)，由于水電在調(diào)度周期內(nèi)總發(fā)電量有上限，水電各時(shí)段的調(diào)度出力明顯少于未考慮電量約束時(shí)。

2）限制水電提供靈活性爬坡的能力。以爬坡為例：沒(méi)有電量約束時(shí)，水電能預(yù)留的向上靈活性爬坡應(yīng)同時(shí)滿足不大于爬坡速率、不大于最大出力減去當(dāng)前出力兩個(gè)條件；考慮電量約束時(shí)，還要增加不大于下一時(shí)段電量上限減去當(dāng)前出力的約束，進(jìn)一步限制了水電預(yù)留靈活性爬坡的能力。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種火電、水電聯(lián)合調(diào)度的日前-日內(nèi)兩階段滾動(dòng)優(yōu)化模型，模型中考慮靈活性爬坡的預(yù)留，結(jié)果表明引入靈活性爬坡產(chǎn)品對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有以下積極作用：從安全性角度看，考慮靈活性爬坡可避免棄風(fēng)棄光、切負(fù)荷等現(xiàn)象發(fā)生，維持電力平衡，提高系統(tǒng)安全運(yùn)行能力；從經(jīng)濟(jì)性角度看，考慮靈活性有利于維持電價(jià)穩(wěn)定，避免實(shí)時(shí)電價(jià)上升至懲罰電價(jià)，降低現(xiàn)貨市場(chǎng)的運(yùn)行成本。

水電機(jī)組的電量約束限制了其在電能量市場(chǎng)的出力以及提供靈活性爬坡的能力，但其電量約束是客觀存在、符合實(shí)際的，因此應(yīng)作為必要的約束條件在優(yōu)化調(diào)度時(shí)考慮，不能忽略。在其他各項(xiàng)技術(shù)尚未成熟的現(xiàn)階段，充分利用水能資源，發(fā)揮水電調(diào)節(jié)作用，對(duì)于平衡系統(tǒng)不確定性、促進(jìn)新能源消納具有重要意義。

本文構(gòu)建的靈活性爬坡產(chǎn)品交易機(jī)制，從系統(tǒng)層面整體考慮了靈活性供需平衡的關(guān)系。隨著新能源發(fā)電滲透率不斷提升，可以進(jìn)一步將線路輸電容量的限制納入考量，針對(duì)影響靈活性需求及供給的區(qū)位因素開(kāi)展后續(xù)研究。