保障灵活调节资源充裕性的 容量市场机制 西安交通大学 电气工程学院 肖云鹏 2023年9月 标题 目 录 CONTENTS 01 PART 容量市场的作用及问题 保障灵活调节资源充裕性的容量市场出清模型 保障灵活调节资源充裕性的容量市场定价与结算机制 保障灵活调节资源充裕性的容量市场仿真测算 结论与展望 2/30 Part1 作用与问题 ü 容量市场的建设意义 Ø 容量市场的主要目的是保障系统充裕度。 首要目标是确保电力系统拥有足够的发电能力来满足电力需求，在高峰期或突发情况下保障系统安全运行。 电力市场特征 • 新型电力系统不确定性极强 可再生能源波动性、高峰期电力需求或突发情况威胁系统供电可靠性 • 火电机组投资成本回收困难 利用小时数较低的传统机组无法在电能量市场中获得持久稳定的收益 • 市场多样性 市场主体增多，电源/负荷结构变化较快，导致多样化的能源需求 • 竞争性定价 电价由市场供需关系决定，系统容量不足时电价高涨，用户用电成本大大提高 容量市场建设意义 可靠性容量保障 火电固定成本回收 创造长期价格信号 引导资源投资 提供更稳定的定 价机制 3/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 l 容量市场发展历程 PJM容量市场建立 改革前 容量义务分配模式 • LSE承担容量责任 • LSE通过自供给或双 边协商方式实现 1999 容量信用市场模式 （CCM） 2007 可靠性定价市场模式 （RPM） • LSE承担容量责任 • PJM通过拍卖市场购买后分配 • LSE通过场内集中、自供给、• LSE通过PJM从拍卖市场分配 双边协商方式实现 或自供给、双边协商方式实现 2015 容量表现市场阶段 对原有容量市场资源 做了进一步改善 基本容量 Base 容量表现 CP 4/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 l RPM市场架构 供给侧资源 出售容量 发电资源 购买容量 拍卖市场 容量购买费用分摊 需求侧资源 追加拍卖 （IA） 基础拍卖 （BRA） 能效资源 在BRA中申报 聚合资源 规划中的资源 输电升级项目 PJM 双边合同 双边交易 双边合同 负荷供应商LSE1 自 供 给 负荷供应商LSE2 负荷供应商LSE3 …… 5/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 三年 l RPM市场交易时序 20个月 10个月 3个月 PJM市 场交易 时序 持续开展的双边市场 五月 九月 七月 二月 六月 次年 六月 容量交付年 基本拍卖市场 第一次追加 拍卖 第二次追加 拍卖 第三次追加 拍卖 条件追加拍卖 采购LDA的额外容量，以解决由骨干传输线延迟引起的可靠性问题 6/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 对于存在区域输电约束的地区,每个区域（LDA）可以有单独的需求曲线。 l RPM模式需求曲线制定——可变容量需求曲线（Variable Resource Requirement ,VRR） 曲线取决于系统可靠性需求和新建机组的净成本,对市场出清价格有重要影响。 1.5 Net Cone 价格上限:联合循环燃 气轮机新进入成本净 额的150% A(0.998 IRM, 1.5 Net Cone）需求曲线与价格上限的交叉点 B(1.029 IRM, 0.75 Net Cone) C(1.088 IRM,0) 容量需求——根据资源充裕性目标设定,即峰值负荷加上 所需的装机备用裕度(IRM) 0.75 Net Cone 根据十年一遇失负荷期望(LOLE)要求计算得出。 IRM-0.2% IRM IRM+2.9% IRM+8.8% 7/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 l RPM市场出清流程： 需求 基本拍卖市场中各LDA的VRR 出清结果 供给 求解 容量资源供 给容量和报 价 优化算法 • 区域出清容量 • 区域容量价格 • 容量输送权 （CTR）价格 约束 区域限制约束 出清容量约束 8/30 Part1 作用与问题 ü PJM容量市场的发展 l 不同市场模式对比： 容量信用市场（CCM模式） 提前1年的容量拍卖市场 可靠性定价市场（RPM模式） 持续时间 提前3年的前瞻性容量拍卖市场 需求曲线制定 采用倾斜的容量需求曲线 开展日前、月度和多月容量市场 采用垂直的容量需求曲线 所有价格下的容量需求都固定在资源 充裕性目标上，导致价格剧烈波动 仅限在役发电机组 资源利用不充分 全区域统一定价 不考虑区域间传输约束 供给侧资源 定价模式 允许需求侧资源、输电升级项目、 聚合资源、能效资源以及规划中 的资源参与市场竞争 考虑传输约束的分区定价 区域内部受约束地区产生可靠性问题 9/30 Part1 作用与问题 ü 当前容量市场存在的问题 问 题 l 新型电力系统对充裕性需求多样化。 l 新能源、储能等新兴市场主体的有效容量评估困难。 10/30 Energy Conversion and Economics DOI: 10.1049/enc2.12050 ORIGINAL RESEARCH PAPER Distributed control strategy for transactive energy prosumers in real-time markets Chen Yin1 Ming Zhou1 Ran Ding2 1 State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources, School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing, China 2 State Grid Jibei Electric Power Co., Ltd., Beijing, China 3 Engineering and Technology Institute Groningen, University of Groningen, Groningen, The Netherlands 1 Haixiang Xu2 Gengyin Li1 Xiupeng Chen3 Abstract The increasing penetration of distributed energy resources (DERs) has led to increasing research interest in the cooperative control of multi-prosumers in a transactive energy (TE) paradigm. While the existing literature shows that TE offers significant grid flexibility and economic benefits, few studies have addressed the incorporation of security constraints in TE. Herein, a market-based control mechanism in real-time markets is proposed to economically coordinate the TE among prosumers while ensuring secure system operation. Considering the dynamic characteristics of batteries and responsive demands, a model predictive control (MPC) method is used to handle the constraints between different time intervals and incorporate the following generation and consumption predictions. Owing to the computational burden and individual privacy issues, an efficient distributed algorithm is developed to solve the optimal power flow problem. The strong coupling between prosumers through power networks is removed by introducing auxiliary variables to acquire locational marginal prices (LMPs) covering energy, congestion, and loss components. Case studies based on the IEEE 33-bus system demonstrated the efficiency and effectiveness of the proposed method and model. INTRODUCTION Driven by growing environmental and climate concerns, distributed energy resources are increasing in the penetration rate of distribution networks, and distribution power networks are undergoing a fundamental transition. In traditional power grids, users only have load characteristics, but with the rapid development of distributed power generation technology and Internet technology, users can gradually manage internal power generation an