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图2 园区运行优化结果(1)Fig. 2 Optimal result of industrial park(1)
从图2可以看出,在凌晨0时到7时,系统负荷较小,此时预测的出清电价较低,而风力发电出力较大,因此,在这个时段,园区的可控DG不出力,而主要通过风力发电和从主网购电满足负荷需求,同时,储能装置充电。
在7时到10时、13时到19时,此时属于平时段,系统负荷增加,此时风力发电出力有所减少,而光伏发电开始出力,但可再生能源出力总体仍有下降。在电价水平提高的情况下,从主网购电已不经济,为了减少从主网的购电量,园区降低报价,减少出清的负荷量。而向主网返送电则有良好的经济性, 因此,在该时段,园区的DG出力作为主要供能单元,同时,多余电量向主网返送以获得更好的经济效益。
在11时到12时,20时到21时,此时系统负荷达到峰值,出清电价最高,园区的报价也相应提高。此时,园区的可控DG出力进一步增加,以满足负荷需求,储能装置在该时段放电。在12时,负荷达到峰值而可再生能源发电出力最低,园区需要从主网少量购电以补足负荷缺额,在20时到21时,风力发电出力有所增加,此时园区向主网返送电以获得更好的经济效益,也起到为主网调峰的作用。
园区与主网的互动是通过报价实现的,园区根据系统的信息、市场出清的规则和自身的运行情况,预测市场出清的结果,根据自身与主网交互的需求,优化自身的报价行为。
从主网ISO的角度看来,园区对外表现为一个受控的负荷或电源,ISO无需了解园区的底层细节,只需按照市场出清的规则,根据园区的报价,按照最优化社会成本的方式进行出清。以社会成本的观点分析,园区的报价实际上相当于其作为负荷时的用电效用或作为电源时的发电成本。
求解的最优报价策略和相应的园区与主网的互动情况如图3所示。
图3 园区的最优报价(1)Fig. 3 Optimal bidding of industrial park(1)
从图3可以看出,在谷时段,由于电价较低,此时园区从主网购电,相当于负荷,为了能够在市场出清时出清得到相应的电量,园区的报价至少要相当于此时系统边际发电机的成本,也即此时系统的边际价格,该价格即为出清电价,因此该时段园区的报价值等于出清电价。
在平时段,出清电价提高,此时园区向主网返送电具有更好的经济效益,相当于电源,为了保证市场出清时能够将自身作为电源调用,园区的报价值应小于等于此时系统边际发电机的成本,在平时段,园区发电能力余量较大,因此能够以最大联络线功率向外送电,为了保证这部分电量能全部出清送出,园区采取了最稳妥的报价即报价的下限。
在第一个峰时段,由于自身发电缺额,园区需要从主网购电,相当于负荷,因此此时报价值等于日前出清价格,保证获得所需电量。在第二个峰时段,此时风力发电增大,发电能力又有余量,因此相当于电源,但由于自身负荷需求也在峰值,因此不能以最大联络线功率向外送电,因此此时不需要采取一个低报价来保证自身的外送电被优先出清,因此此时园区报价仍等于边际机组的成本即出清价格。
3.2 园区可再生能源发电量较低时的运行优化和报价策略
由于可再生能源发电出力依赖于风、光等一次能源,当气候条件受限时,可再生能源的出力水平较低,此时可再生能源发电情况见表B4,园区主要通过调用自身可控DG来满足负荷需求,并将缺额部分从市场购电补足,求解模型,得到运行优化结果见图4。
图4 园区运行优化结果(2)Fig. 4 Optimal result of industrial park(2)
从图4可以看到,由于可再生能源发电出力的减小,此时园区的主要电力来源变为可控DG以及从主网购电,在谷时段,由于出清电价较低,从主网购电较为经济,此时DG不出力,园区以从主网购电满足负荷需求,同时储能装置充电,这起到了谷时段填谷的作用。
在平时段,随着主网整体负荷的增大,出清电价也增加,而园区负荷也在增加,因此此时除了从主网购电满足负荷需求外,可控DG也增加出力,补足发电量缺额。
在峰时段,电价较高,此时从主网购电成本较高,因此园区主要通过DG发电和储能装置放电供应负荷,而只从主网购电补足缺额,虽然此时园区负荷达到峰值,但与主网的交互功率反而下降,在峰时段起到了削峰的作用。
该算例中园区的报价策略如图5所示。
图5 园区的最优报价(2)Fig. 5 Optimal bidding of industrial park(2)
从图5可知,可再生能源出力较低的情形下,园区需要从主网购电供应负荷,对外表现为负荷,为了能在市场上出清负荷,园区报价应大于或等于系统的边际成本即出清电价。
在谷时段,由于电价较低,园区从主网购电,此时由于缺额不大,园区以系统的边际价格报价。
在平时段,园区需要主网以最大联络线功率供电,因此为了保证能够出清足够的负荷,园区报价选择最为稳妥的高于系统边际价格的报价方式。
在峰时段,此时园区主要以可控DG供电,仅从市场上补足缺额,因此此时报价也为系统的边际价格。
上述分析表明,在园区的最优报价决策下,园区的能够优化自身的运行,实现自身所调度的多源互补,并与市场的价格信号响应,通过调度自身的可控负荷和可控DG,在追求效益最优的同时,实现削峰填谷,有利于主网的运行和经济性。
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