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清華大學閔勇等:利用富余風能進行清潔供熱的交易機制研究
2017-09-08 來源:中國風能設備網
 利用富余風能進行清潔供熱的交易機制研究
 
姜拓,徐飛,閔勇,陳磊,陳群,李偉,張稱心,王小海,候佑華,齊軍,于源
 
DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.170341
 
1項目背景
 
為了提高北方風能資源豐富地區的風電消納能力,緩解冬季供熱期電力負荷低谷時段風電并網運行困難的問題,同時促進城鎮能源利用清潔化,減少化石能源低效燃燒帶來的環境污染,目前我國正在“三北”地區大力推進利用富余風能進行清潔供熱的相關工作。在電力市場改革的大背景下如何運用市場化手段實現這一過程中的資源優化配置是一個需要探究的問題。
 
2論文所解決的問題及意義
 
1) 考慮到棄風量預估的難度,風電供熱交易應該采用短期交易的模式。但是目前我國的交易模式仍以中長期的大用戶直購方式為主,缺乏相應的短期交易配套機制,這為風電供熱交易機制的引入帶來了巨大的阻礙。
 
2) 風能供熱通常需要引入發電成本較高的常規能源來保障供熱的可靠性,但是現階段低廉的傳統供熱價格使得居民對風電供熱的價格承受能力較弱,因此如何平衡供電可靠性與供電成本之間的矛盾成為市場可行性研究需要關注的重點。
 
3) 包含蓄熱的分布式電供熱裝置作為一種可控終端具有運行方式靈活的特點,同時風電商具有依據滾動預測數據動態調整中標電量的需求,因此風電供熱交易機制應該能夠靈活、高效地處理由熱用戶用電行為改變或者風電商出力預測改變造成的供需平衡改變。
 
4) 風電供熱合同往往會產生較大的執行偏差,由此需要一個同現有結算體系兼容的交易結算機制來進行電量的核算、偏差責任的劃分以及偏差調整費用的計算。
 
3論文重點內容
 
從上述風電供熱交易的特點出發,本文的研究內容包括:
 
1) 棄風供熱交易模式的設計。
 
本文首先提出了一種與現有市場環境兼容的時前交易模式,即在每一小時前通過市場交易確定這一個小時的電能價格和供熱電量。交易采用循環競價的模式,成交關系如圖1所示。在極端的情況下通過引入火電商來保證供熱的進行。
 
 
圖1  循環競價交易模式
 
2) 配套的交易核算及結算機制。
 
電量核算機制規定了所有供熱合約執行結果的核算方法:通過發用電兩側的計量結果分別對供熱合約的實際執行電量進行核算,對比上述發、用電兩側的核算結果,核算調度部門通過調用其他電廠平抑掉的不平衡電量。進而可以通過結算機制針對不平衡電量進行責任劃分,并向相應責任主體收取平抑不平衡電量所產生的額外費用。
 
3) 市場可行性分析。
 
對于棄風供熱交易,市場可行等價于發電商、零售商均能夠從交易中獲得長期的非負收益。通過可行性分析,給出各市場主體總收益期望非負時交易參數需要滿足的充分性條件,該條件可以作為市場可行性判據用以評估某地區的客觀情況能否維持市場的運營。
 
4結論
 
在市場化改革的背景下研究富余風能清潔供熱交易機制具有重大的現實意義,現階段實現富余風能清潔供熱交易的關鍵問題在于能否找到一種與我國現有市場環境相兼容的交易機制,使得參與交易的各方利益主體都能夠從中獲益。本文通過對富余風電清潔供熱交易的特點進行分析,設計了一種時前交易模式,并研究了與之配套的核算及結算機制,所提出的交易機制可以作為一種新的交易品種嵌入到現有的“三北”地區交易體系中。本文進一步針對上述交易機制進行了可行性探討,并給出了可行性判據用以評估某地區是否適合開展棄風供熱交易,或為政府確定補貼額度提供參考依據。
 
引文信息
 
姜拓,徐飛,閔勇,等.利用富余風能進行清潔供熱的交易機制研究[J].中國電機工程學報,2017,37(15):4286-4295.
 
Jiang Tuo,Xu Fei,Min Yong,et al.Research on trading mechanism of clean heating with surplus wind power [J].Proceedings of the CSEE,2017,37(15):4286-4295 (in Chinese).
 
團隊介紹
 
作者所在的團隊為清華大學“新能源電力系統分析與運行”團隊,團隊負責人為閔勇教授,團隊現有教授2人,副教授/副研究員5人,博士/碩士研究生30余人。團隊的工作目標是從不同角度入手,在深入、系統的理論研究工作的基礎上,為含大規模新能源接入的電力系統的分析和運行提供技術解決方案,具體研究方向包括新能源并網分析與運行、電力系統動態分析和網源協調、電-熱綜合能源系統等。
 
閔勇,男,1963年生,工學博士,教授,博士生導師。1984年清華大學電機系本科畢業,1990年在清華大學電機系獲博士學位。曾任清華大學電機系柔性輸配電系統研究所所長、電力系統研究所所長、清華大學電氣工程學位分委會主席、清華大學電機系主任和清華大學低碳能源實驗室副主任,現任電力系統及發電設備安全控制和仿真國家重點實驗室副主任、清華大學電機系學術委員會主席。曾獲國家科技進步二等獎一項,省部級科技進步二等獎四項。在國內外期刊和會議上共發表學術論文200多篇。主要學術兼職包括科技部“十二五”國家科技重點專項(智能電網專項)專家組組長、科技部“十二五”863計劃“智能電網關鍵技術研發(一期)”重大項目總體專家組組長、國務院學位委員會第七屆學科評議組(電氣工程組)委員、國務院安委會專家咨詢委員會能源專業委員會委員、IET Fellow等。
 
徐飛,男,1974年生,工學博士,副研究員。1997年清華大學電機系本科畢業,1999年在清華大學電機系獲得工學碩士學位,2015年在清華大學電機系獲得工學博士學位。現為清華大學電機系培訓與就業中心主任。徐飛副研究員主要從事電力-熱力綜合能源系統分析與控制、大規模儲熱在電力系統中的應用以及電力系統節能環保技術等方面的研究工作。在國內外共發表論文20余篇。曾獲教育部技術發明一等獎一項,省部級科技進步三等獎一項,清華大學教學成果一等獎一項。
 
陳磊,男,1982年生,工學博士,副教授。2003年清華大學電機系本科畢業,2008年清華大學電機系獲工學博士學位并留校工作任助理研究員,2013年起任副教授。主要研究方向為電力系統穩定、電力系統動態分析與控制。在電力系統暫態穩定、電壓穩定、低頻振蕩、可再生能源并網的安全穩定分析等方面均展開了大量深入研究并取得了突出的成果,發表了數十篇SCI/EI論文。曾獲教育部技術發明獎一等獎,中國電力科學技術進步獎二等獎。
 
姜拓,男,1994年生,碩士研究生,2015年清華大學電機系本科畢業,主要研究方向為電熱綜合能源系統、大容量儲熱技術、可再生能源清潔供熱。
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