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图10 省间新能源交易的出清价格
Fig.10 Clearing prices for inter-provincial renewable energy transactions
4.3 不同消纳责任权重下的两级市场优化运行
由4.2节可知,省间新能源交易市场与省内市场联合运行的两级市场可以帮助省内市场主体完成配额要求,并且大大降低RPS给省内市场运行带来的高昂成本,同时还能实现新能源的跨省跨区消纳,实现新能源大范围优化配置。但是,需要注意的是,中国RPS下的消纳责任权重、绿证价格(或消纳量价格)也会对市场运行成本产生较大影响。
图11为不同消纳责任权重、绿证价格(或消纳量价格)下省内单一市场的运行成本,图12为不同消纳责任权重、绿证价格(或消纳量价格)下省间-省内两级市场的运行成本。从图11可以明显看出,在省内单一市场的机制下,随着消纳责任权重的增加、绿证价格的增加,市场整体的运行成本是不断升高的,并且运行成本的变化对消纳权重更加敏感。对比图11,从图12可以看出省间-省内两级市场的优化运行可以显著降低市场运行成本。但是消纳权重从21%开始,市场运行成本开始有较大幅度的升高,这是由于省间通道的输送限制使得省间的新能源交易也无法完成受端省份的配额要求,省内消纳责任主体需要额外购买绿证或超额消纳量。并且,随着配额比例、绿证价格的上升,购买绿证或消纳量的成本会大幅提高系统运行成本。
图11 不同消纳责任权重、绿证价格下的省内单一市场运行成本
Fig.11 Operating cost of a single-stage market in the province under different RPS quotas and TGC prices
图12 不同消纳责任权重、绿证价格下的两级市场运行成本
Fig.12 Operating cost of two-level market under different RPS quotas and TGC prices
5 结论
随着中国的配额制—可再生能源消纳保障机制的进一步推行与实施,可再生能源的正外部性将会在消纳量考核中得以充分体现。特别是在新能源不足的省份,非水可再生能源将会变得十分紧缺。在这种背景下,本文首先对基于中国RPS的绿证来源进行了分析,然后引入省间可再生能源交易商构建了省间-省内两级市场,提出了一种基于消纳责任权重的省间-省内两级市场优化运行模型。该模型上层是以省内市场运行成本最低为目标,优化决策省间新能源购电需求作为下层的购电参数;在下层模型中以省间新能源购电成本最小化为目标,得到省间新能源出清价格作为上层的价格参数。通过求解双层模型,得到省间-省内两级市场联合运行的优化结果,得到以下结论。
1)施行RPS能够有效激励市场主体消纳新能源的积极性,降低弃风弃光现象,但同时也会带来相应的市场成本。
2)基于RPS,省间-省内两级市场能够有效地降低总的市场运行成本,降低市场出清价格,实现新能源的跨省跨区消纳;但是相应地,这需要省间新能源交易市场与省内市场更高效地配合,实现高效率的价格-需求信息省间传导。
3)在不同RPS配额比例和绿证价格下,市场运行成本可能大不相同。在单一市场模式下,配额比例、绿证价格越高,市场运行成本越高,并且市场运行成本受配额比例影响更大;在两级市场模式下,配额比例较低时,省间的新能源购电就能使得受端省完成配额要求;配额比例较高时,需要另外购买绿证或消纳量,此时受绿证或消纳量价格影响较大,但是与单一市场相比,两级市场运行成本仍然较低。
在中国可再生能源消纳责任权重施行背景下,本文为省间可再生能源交易商的购电策略提供了参考。同时,也为新能源出力不足的省份完成消纳责任考核提供了一种解决思路。
附录A 算例仿真参数
本文假设省内相同类型机组的技术参数、报价一致,爬坡上限和爬坡下限相同,并且所有参数在每个时段均相同。省内机组的装机、报价以及技术参数详见表A1。
表A1 省内各类机组的装机、报价和技术参数
Table A1 Installation,quotation and technical parameters of various units in the province
本文模型中的联络线容量为8000 MW,线损率为5%,输电费用为50元/MWh,最低输送容量为1000 MW。假设送端相同类型的新能源机组技术参数一致,表A2为送端各类机组的容量及报价。
表A2 送端各类机组的装机、报价和省间交易限制
Table A2 Installation,quotation and trading restrictions of various types of units at the sending end
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