Quantification and Allocation Model of Peak Regulation Cost for Power System with High Proportion of Renewable Energy

Lun YE; Jiangang YAO; Shengjie YANG; Xu OUYANG; Jungang YIN; Xiangqian ZHU

doi:10.7500/AEPS20211217003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Quantification and Allocation Model of Peak Regulation Cost for Power System with High Proportion of Renewable Energy

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Quantification and Allocation Model of Peak Regulation Cost for Power System with High Proportion of Renewable Energy
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 15, Pages: 20-28(2022)
- 作者机构：
  
  1.湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市 410082
  2.湖南工商大学计算机学院，湖南省长沙市 410205
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Program of Hunan Province(2018TP2015);Key Project of Hunan Provincial Education Department(21A0385)
- DOI：10.7500/AEPS20211217003
  CLC：
- Received：17 December 2021，
  
  Revised：2022-02-25，
  
  Published Online：01 June 2022，
  
  Published：10 August 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
叶伦,姚建刚,杨胜杰等.含高比例可再生能源电力系统的调峰成本量化与分摊模型[J].电力系统自动化,2022,46(15):20-28.

YE Lun,YAO Jiangang,YANG Shengjie,et al.Quantification and Allocation Model of Peak Regulation Cost for Power System with High Proportion of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):20-28.
叶伦,姚建刚,杨胜杰等.含高比例可再生能源电力系统的调峰成本量化与分摊模型[J].电力系统自动化,2022,46(15):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20211217003.

YE Lun,YAO Jiangang,YANG Shengjie,et al.Quantification and Allocation Model of Peak Regulation Cost for Power System with High Proportion of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20211217003.

摘要

高比例可再生能源接入对电力系统调峰能力提出了更高要求，完善调峰辅助服务成本分摊机制有利于促进可再生能源消纳。文中从净负荷波动的角度出发，建立了调峰成本的量化与分摊模型，构造了无调峰需求的替代场景，将负荷和可再生能源出力曲线分别转换为无波动的均值线。其次，建立了含深度调峰和抽水蓄能的调度优化模型，用于计算不同场景下的调峰成本，并将有无调峰需求两种场景下的系统调峰成本之差作为单一主体导致的边际调峰成本，然后，采用Shapley值计算不同主体导致的调峰成本。最后，根据成本的引发程度分摊调峰成本。算例表明，提出的调峰成本量化模型能够反映不同主体导致的调峰成本或贡献的调峰价值，成本分摊机制能够传递调峰成本信息。

Abstract

The integration of high-proportion renewable energy requires higher peak regulation capability of power systems. Improving the cost allocation mechanism of peak regulation auxiliary services is conducive to promoting renewable energy accommodation. In this paper

from the perspective of net load fluctuations

a quantification and allocation model for peak regulation costs is established. Alternative scenarios without peak regulation demand are constructed to convert the load and renewable energy output curves into mean curves without fluctuations

respectively. Then

a scheduling optimization model including deep peak regulation and pumped storage units is established to calculate the peak regulation cost in different scenarios

and the difference between the system peak regulation cost in the two scenarios with and without peak regulation demand is taken as the marginal peak regulation cost caused by a single entity. Then the Shapley value is used to calculate the peak regulation cost caused by different entities. Finally

the peak regulation cost is allocated according to the incurrence degree of costs. The calculation example shows that the proposed quantification model of peak regulation cost can reflect the peak regulation cost caused by different entities or their peak regulation contribution value

and the cost allocation mechanism can transmit the peak regulation cost information.

关键词

Keywords

references

舒印彪，张智刚，郭剑波，等 . 新能源消纳关键因素分析及解决措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 1 ）： 1 - 9 .

SHU Yinbiao ， ZHANG Zhigang ， GUO Jianbo ， et al . Study on key factors and solution of renewable energy accommodation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 1 - 9 .

康重庆，姚良忠 . 高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

KANG Chongqing ， YAO Liangzhong . Key scientific issues and theoretical research framework for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

刘永奇，张弘鹏，李群，等 . 东北电网电力调峰辅助服务市场设计与实践［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 10 ）： 148 - 154 .

LIU Yongqi ， ZHANG Hongpeng ， LI Qun ， et al . Design and practice of peak regulation ancillary service market for Northeast China power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 148 - 154 .

丁强，任远，胡晓静，等 . 山西电力现货与深度调峰市场联合优化机制设计与实践［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2219 - 2228 .

DING Qiang ， REN Yuan ， HU Xiaojing ， et al . Design and practice of joint optimization mechanism for spot market and deep peak shaving regulation market of Shanxi in China ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2219 - 2228 .

史普鑫，史沛然，王佩雯，等 . 华北区域电力调峰辅助服务市场分析与运行评估［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 175 - 184 .

SHI Puxin ， SHI Peiran ， WANG Peiwen ， et al . Analysis and operation evaluation of power peak-shaving ancillary service market in North China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 175 - 184 .

施雄华，薛忠，唐健，等 . 考虑火电调峰资源协调优化的广西调峰辅助服务市场实践［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 183 - 190 .

SHI Xionghua ， XUE Zhong ， TANG Jian ， et al . Practice of peak regulation ancillary service market in Guangxi of China considering coordinative optimization of thermal power peak regulation resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 183 - 190 .

林俐，田欣雨 . 基于火电机组分级深度调峰的电力系统经济调度及效益分析［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 7 ）： 2255 - 2263 .

LIN Li ， TIAN Xinyu . Analysis of deep peak regulation and its benefit of thermal units in power system with large scale wind power integrated ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 7 ）： 2255 - 2263 .

林俐，田欣雨，蔡雪瑄 . 考虑附加成本的燃气机组深度调峰及电力系统能源效率［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 11 ）： 16 - 23 .

LIN Li ， TIAN Xinyu ， CAI Xuexuan . Gas unit deep peak regulation and power system energy efficiency in consideration of conditional cost ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 16 - 23 .

杨志平，李柯润，王宁玲，等 . 大数据背景下燃煤发电机组调峰经济性分析［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4808 - 4818 .

YANG Zhiping ， LI Kerun ， WANG Ningling ， et al . Economic analysis of peaking regulation of coal-fired generating units under big data ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4808 - 4818 .

谢俊，李振坤，张美丹，等 . 机组调峰的价值量化与费用补偿［J］. 电工技术学报， 2013 ， 28 （ 1 ）： 271 - 276 ．

XIE Jun ， LI Zhenkun ， ZHANG Meidan ， et al . Peaking value quantification and cost compensation for generators ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2013 ， 28 （ 1 ）： 271 - 276 .

李嘉龙，陈雨果，刘思捷，等 . 考虑深度调峰的电力日前市场机制设计［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 4 ）： 9 - 15 .

LI Jialong ， CHEN Yuguo ， LIU Sijie ， et al . Mechanism design of day-ahead market considering deep peak regulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 9 - 15 .

杨萌，张粒子，杨巍巍 . 考虑可再生能源参与的调峰交易机制设计［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 20 ）： 45 - 52 .

YANG Meng ， ZHANG Lizi ， YANG Weiwei . Design of trading mechanism for peak shaving service considering participation of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 20 ）： 45 - 52 .

张敏，王建学，王秀丽，等 . 面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 1 ）： 84 - 91 .

ZHANG Min ， WANG Jianxue ， WANG Xiuli ， et al . Bilateral trading mechanism and model of peak regulation auxiliary service market for renewable energy accommodation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 1 ）： 84 - 91 .

何洋，胡军峰，闫志涛，等 . 大规模风电入网辅助服务成本补偿机制研究［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 12 ）： 3552 - 3557 .

HE Yang ， HU Junfeng ， YAN Zhitao ， et al . Compensation mechanism for ancillary service cost of grid-integration of large-scale wind farms ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 12 ）： 3552 - 3557 .

胡军峰 . 风电接入引致电网辅助服务成本分摊机制及模型研究［D］. 北京：华北电力大学， 2014 .

HU Junfeng . The model of cost allocation mechanism of ancillary services for wind integration ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2014 .

任景，薛晨，马晓伟，等 . 源荷联动调峰辅助服务市场两阶段模型［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 94 - 102 .

REN Jing ， XUE Chen ， MA Xiaowei ， et al . Two-stage model of peak regulation ancillary service market with source-load interaction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 94 - 102 .

王玉萍，刘磊，李小璐，等 . 调峰辅助服务费用分摊机制［J］. 广东电力， 2019 ， 32 （ 2 ）： 1 - 7 .

WANG Yuping ， LIU Lei ， LI Xiaolu ， et al . Allocation mechanism of peak load regulation auxiliary service cost ［J］. Guangdong Electric Power ， 2019 ， 32 （ 2 ）： 1 - 7 .

江岳文，韦嘉睿 . 考虑用户侧参与的调峰辅助服务费用分摊机制［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 4 ）： 41 - 47 .

JIANG Yuewen ， WEI Jiarui . Allocation mechanism of peak-shaving auxiliary service cost considering consumer side participation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 41 - 47 .

MAYS J . Cost allocation and net load variability ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 2030 - 2039 .

MILLIGAN M ， KIRBY B . Calculating wind integration costs： separating wind energy value from integration cost impacts ［R/OL］. ［ 2021-10-15 ］. https：//digital.library.unt.edu/ark：/67531/metadc928855/m2/1/high_res_d/962504.pdf https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc928855/m2/1/high_res_d/962504.pdf .

MILLIGAN M ， ELA E ， HODGE B M ， et al . Integration of variable generation， cost-causation， and integration costs ［J］. The Electricity Journal ， 2011 ， 24 （ 9 ）： 51 - 63 .

李璐，郑亚先，陈长升，等 . 风电的波动成本计算及应用研究［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 19 ）： 5155 - 5163 .

LI Lu ， ZHENG Yaxian ， CHEN Changsheng ， et al . Calculation of wind power variation costs and its application research ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 19 ）： 5155 - 5163 .

耿建，程海花，张凯锋，等 . 风电调度接纳成本的等电量顺负荷计算方法及分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 20 ）： 32 - 37 .

GENG Jian ， CHENG Haihua ， ZHANG Kaifeng ， et al . Method and analysis of balancing cost calculation of wind power based on load-following transform ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 20 ）： 32 - 37 .

吴迪，程海花，赵晋泉，等 . 基于平衡成本的风电分段及火电调峰补偿方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 116 - 122 .

WU Di ， CHENG Haihua ， ZHAO Jinquan ， et al . Balancing cost based wind power segmentation and compensation method of peak regulation for thermal power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 116 - 122 .

陈启鑫，康重庆，夏清 . 碳捕集电厂的运行机制研究与调峰效益分析［J］. 中国电机工程学报， 2010 ， 30 （ 7 ）： 22 - 28 .

CHEN Qixin ， KANG Chongqing ， XIA Qing . Operation mechanism and peak-load shaving effects of carbon-capture power plant ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2010 ， 30 （ 7 ）： 22 - 28 .

徐飞，陈磊，金和平，等 . 抽水蓄能电站与风电的联合优化运行建模及应用分析［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 1 ）： 149 - 154 .

XU Fei ， CHEN Lei ， JIN Heping ， et al . Modeling and application analysis of optimal joint operation of pumped storage power station and wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 1 ）： 149 - 154 .

ANDERSEN F M ， LARSEN H V ， BOOMSMA T K . Long-term forecasting of hourly electricity load： identification of consumption profiles and segmentation of customers ［J］. Energy Conversion and Management ， 2013 ， 68 ： 244 - 252 .

DVORKIN Y ， ORTEGA-VAZUQEZ M A ， KIRSCHEN D S . Wind generation as a reserve provider ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2015 ， 9 （ 8 ）： 779 - 787 .

SOROUDI A . Power system optimization modeling in GAMS ［M］. Cham， Switzerland ： Springer International Publishing ， 2017 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Probabilistic Prediction Method for Interpretable Net Load Based on Kolmogorov-Arnold Network

Non-cooperative Game Based Strategy for Energy-Intensive Industrial Load Participating in Peak-regulation Demand

Evaluation Method for Adjustable Power Capacity of Hot Rolling Loads for Peak-regulation Demand

Related Author

LIU Dong

GUO Guodong

XIN Shujun

MAO Zhihang

HUANG Jinju

SUN Yingyun

JIANG Tingyu

TAO Jinyu

Related Institution

State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University)

State Grid Corporation of China

State Grid Economic and Technological Research Institute Co., Ltd.

College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University

Marketing Service Center of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd.

⁰