电力市场下可再生能源发电聚合商节点边际电价操控研究

作     者：陈超艺 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁海平

授予年度：2020年

学科分类：02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：电力市场 可再生能源发电聚合商 灵活性电力资源 节点边际电价 经济调度 

摘      要：2015年,我国中共中央发布的9号文件提出有序放开公益性和调节性以外的发用电计划;2019年提出全面放开经营性用户发用电计划,促进风电、光电等可再生能源进入电力市场;同年,我国国家电网有限公司提出打造泛在电力物联网的构想,为能源领域带来新变革,也为可再生能源发电聚合商整合电力资源带来了技术支撑。可再生能源发电聚合商在国外电力市场中已经得到了应用,主要用于整合太阳能发电等小规模市场主体进行交易,聚合商的引入不仅可以降低市场主体的交易成本,还可以在一定程度上管理市场风险,值得我国电力市场借鉴。但引入可再生能源发电聚合商的同时,电力市场中节点边际电价(Locational Marginal Price,LMP)面临着被操控的风险,进而扰乱电力市场的秩序。因而,深入研究可再生能源发电聚合商对电力市场中节点边际电价的影响,制定合理的市场应对策略,是电力市场亟需解决的问题。本课题研究分为两部分:电力市场中可再生能源发电聚合商对节点边际电价的操控问题,以及独立系统运营商(Independent System Operators,ISO)可采取的有效应对策略问题。针对可再生能源发电聚合商操控电价问题,研究包括:我国电力市场引入聚合商后电力市场的交易框架;电力市场中节点边际电价的形成过程及计算模型分析;可再生能源发电聚合商的潜在违规交易行为分析;以及可再生能源发电聚合商以获利为目的在电力市场中通过削减发电量操控节点边际电价的策略分析。本文利用三层规划思想,以可再生能源发电聚合商收益最大为上层目标,系统经济调度为中层,系统节点边际电价的计算为下层,建立非线性规划数学模型,采用CPLEX进行优化求解。针对独立系统运营商可采取的有效应对策略问题,研究包括:采用随机规划法和鲁棒优化法对可再生能源发电聚合商的削减策略进行分析;提出独立系统运营商可采取的应对策略,并且建立以最小化系统电价波动为目标的数学优化模型。算例结果证明了模型的有效性和合理性。第一个算例表明,可再生能源发电聚合商通过削减发电量可以操控系统节点边际电价并从中获利,当系统运营商采取不同的经济调度方案时聚合商可获的最大利润也不尽相同。第二个算例表明,独立系统运营商可采取在电力系统中加装备用发电机的方法保持系统电价稳定。