西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、國家電網(wǎng)公司西北分部的研究人員李言、王秀麗、張文韜、楊廷天、任景，在2017年第23期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文指出，大用戶直購電政策的推行，會(huì)進(jìn)一步壓縮電力系統(tǒng)的調(diào)度空間，而當(dāng)系統(tǒng)中接入大規(guī)模不可調(diào)控的風(fēng)電機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為了分析大用戶直購電對(duì)系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。該模型在傳統(tǒng)機(jī)組組合模型的基礎(chǔ)上，引入了風(fēng)電出力約束和可削減的直購電電量合同約束，并對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

使用ARIMA模型對(duì)風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，為機(jī)組組合模型提供原始數(shù)據(jù)。將10機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展為40機(jī)系統(tǒng)，并引入1 600MW的風(fēng)電機(jī)組，分析了不同直購電電價(jià)、直購機(jī)組以及直購電規(guī)模下直購電合同對(duì)系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的影響。

作為打開售電側(cè)市場(chǎng)的重要環(huán)節(jié)，直購電政策的開展和實(shí)施意義非凡。大用戶直購電的推行將打破電網(wǎng)企業(yè)單一買方的格局，為建立多買多賣的市場(chǎng)格局奠定基礎(chǔ)。國外的經(jīng)驗(yàn)表明，隨著直購電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，“大用戶”的門檻會(huì)不斷降低，直至所有的用戶都可以直接購電。

實(shí)施大用戶直購電要求輸配電價(jià)的獨(dú)立，有助于建立合理的價(jià)格形成機(jī)制。直購電政策的推行也促進(jìn)了市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的分?jǐn)傄约半娫磦?cè)和負(fù)荷側(cè)的自我平衡。因此，大用戶直購電是我國售電側(cè)改革的排頭兵，搞好直購電能發(fā)掘電力市場(chǎng)的潛力，使電力資源得到優(yōu)化配置。

然而，實(shí)施大用戶直購電也存在一系列的問題，如電網(wǎng)建設(shè)滯后，電價(jià)體系不規(guī)范，市場(chǎng)機(jī)制不健全，發(fā)電側(cè)、用電側(cè)和電網(wǎng)三方利益的協(xié)調(diào)等[。此外，直購合同的簽訂，會(huì)壓縮電力系統(tǒng)的調(diào)度空間，特別是在大規(guī)模的風(fēng)電接入以后，由于風(fēng)機(jī)出力的隨機(jī)波動(dòng)和不可調(diào)控，使得系統(tǒng)的調(diào)峰問題更加突出。

在包含大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的高滲透吞吐型電網(wǎng)中，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的波動(dòng)是系統(tǒng)電能質(zhì)量的主要影響因素。由此，急需建立含有大用戶直購電和大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組的電力系統(tǒng)機(jī)組組合模型，進(jìn)而分析大用戶直購電對(duì)系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響。

關(guān)于大用戶直購電交易的模型和定價(jià)機(jī)制，國內(nèi)外已有相關(guān)的探討。文獻(xiàn)[8]從直購電的競價(jià)算法出發(fā)，給出了3種大用戶直購電的交易方式，并提出了求解直購電模型的快速解法。提出了兩種大用戶直購電交易模式，針對(duì)交叉補(bǔ)貼問題提供了思路。

基于發(fā)電企業(yè)的讓利和用電企業(yè)索利價(jià)格排序，給出了一種新的集中撮合交易方式，促進(jìn)了市場(chǎng)的公平競爭。調(diào)度模型中考慮了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，從而減少風(fēng)電波動(dòng)帶來的不利影響。結(jié)合實(shí)時(shí)電價(jià)，分析了不同場(chǎng)景下需求響應(yīng)對(duì)系統(tǒng)消納大規(guī)模風(fēng)電的作用。

通過引入風(fēng)電可信度指標(biāo)，建立了考慮風(fēng)電隨機(jī)性的機(jī)組組合模型。文獻(xiàn)針對(duì)風(fēng)電爬坡事件，建立了考慮爬坡事件約束的精確線性化的機(jī)組組合模型。從系統(tǒng)發(fā)電成本的角度研究大用戶直購電對(duì)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的影響。文獻(xiàn)[16]考慮了風(fēng)速相關(guān)性，建立了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。

上述文獻(xiàn)對(duì)直購電的交易方式和交叉補(bǔ)貼等方面進(jìn)行了探討，但都沒有關(guān)于直購電政策對(duì)于系統(tǒng)風(fēng)電消納能力影響方面的分析。本文在傳統(tǒng)機(jī)組組合模型中引入風(fēng)電出力約束和可削減的直購合同約束，在目標(biāo)函數(shù)中加入了棄風(fēng)懲罰項(xiàng)和直購電合同削減懲罰項(xiàng)，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。針對(duì)風(fēng)速時(shí)間序列的非平穩(wěn)性，采用ARIMA模型預(yù)測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列。

采用分時(shí)電價(jià)，運(yùn)用CPLEX軟件對(duì)模型進(jìn)行求解，得到了系統(tǒng)中各機(jī)組各個(gè)時(shí)段的出力安排情況，棄風(fēng)量和直購電量安排結(jié)果，分析了不同直購電價(jià)、直購機(jī)組以及直購電量下直購電合同對(duì)系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的影響。結(jié)合擴(kuò)展后的標(biāo)準(zhǔn)算例對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。

系統(tǒng)的機(jī)組組合方式

結(jié)論

隨著我國電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，大用戶直購電政策對(duì)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響受到電力研究者的關(guān)注也不斷增加。本文在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，引入了風(fēng)電出力約束和可削減的直購電合同約束，并對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，建立了含大用戶直購電的電力系統(tǒng)風(fēng)電消納模型。

通過CPLEX軟件進(jìn)行求解，求得了不同直購電價(jià)、直購機(jī)組以及直購電規(guī)模下系統(tǒng)各機(jī)組的出力情況、直購電量的安排情況以及直購電對(duì)系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的影響。算例結(jié)果表明：

1)在直購電合同約束選用電量約束時(shí)，發(fā)電企業(yè)總在直購電實(shí)時(shí)報(bào)價(jià)和上網(wǎng)電價(jià)的差價(jià)最大時(shí)使用直購電量。因此，選用合理的直購電價(jià)曲線能夠使系統(tǒng)的開機(jī)方式趨于合理，從而消納更多風(fēng)電。

2)由于火電機(jī)組的調(diào)峰能力差，在系統(tǒng)中機(jī)組主要為火電機(jī)組時(shí)，直購電為系統(tǒng)帶來的調(diào)峰效益尤為重要。當(dāng)直購電規(guī)模較小時(shí)，大機(jī)組簽訂直購電合同可以在負(fù)荷最低的時(shí)刻擠壓和推遲小機(jī)組的出力，降低系統(tǒng)的最小總開機(jī)，增大系統(tǒng)的調(diào)峰容量，提高系統(tǒng)消納風(fēng)電的能力。

3)在直購電規(guī)模較大時(shí)，直購電合同約束擠壓了風(fēng)電的消納空間。為了盡可能地消納風(fēng)電出力，就要削減一部分直購電合同電量。此外，在總直購電量一定時(shí)，簽訂直購合同機(jī)組的類數(shù)越多，每臺(tái)機(jī)組的直購負(fù)荷率越低，消納風(fēng)電的能力越強(qiáng)。