Evaluation Method for Renewable Energy Share of Customers Based on Marginal Contribution to Renewable Energy Accommodation

WEI Yihan; FAN Shuai; XU Shaolun; ZENG Fei; XIAO Jucheng; HE Guangyu

doi:10.7500/AEPS20220922002

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Evaluation Method for Renewable Energy Share of Customers Based on Marginal Contribution to Renewable Energy Accommodation

Power Energy Transition for Carbon Emission Peak and Carbon Neutrality | 更新时间：2025-06-16

- Evaluation Method for Renewable Energy Share of Customers Based on Marginal Contribution to Renewable Energy Accommodation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 10, Pages: 14-25(2023)
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 200240
  2.上海非碳基能源转换与利用研究院,上海市 200240
  3.国网上海市电力公司浦东供电公司,上海市 200122
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52207123);Shanghai Sailing Program(22YF1418900)
- DOI：10.7500/AEPS20220922002
  CLC：
- Received：22 September 2022，
  
  Revised：2023-01-28，
  
  Published Online：23 March 2023，
  
  Published：25 May 2023
- 稿件说明：
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危怡涵,范帅,许少伦等.基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(10):14-25.

WEI Yihan,FAN Shuai,XU Shaolun,et al.Evaluation Method for Renewable Energy Share of Customers Based on Marginal Contribution to Renewable Energy Accommodation[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(10):14-25.
危怡涵,范帅,许少伦等.基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(10):14-25. DOI： 10.7500/AEPS20220922002.

WEI Yihan,FAN Shuai,XU Shaolun,et al.Evaluation Method for Renewable Energy Share of Customers Based on Marginal Contribution to Renewable Energy Accommodation[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(10):14-25. DOI： 10.7500/AEPS20220922002.

摘要

提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手，有待研究一种用户绿电份额的评估方法，进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此，提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先，基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标；其次，分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户，基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法；最后，构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估，并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明，园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额，进而提升全网新能源消纳能力。

Abstract

Improving the capacity of accommodating renewable energy (RE) is the most important goal of the new power systems. Starting from the demand side

it is necessary to study an evaluation method for the RE share of customers

so as to guide and motivate the majority of customers to consume more RE. To this end

this paper proposes an evaluation method for the RE share

which is based on the marginal contributions of the customer time-series electricity consumption curve to RE accommodation. First

the marginal contribution index on the RE accommodation is defined and derived based on the load profile which is independent of the electricity consumption level. Secondly

considering the customers of pure load and customers of producer-consumer park with adjustable load

energy storage and distributed energy sources

respectively

an evaluation method for the RE share is proposed based on the marginal contribution index. Finally

different types of customers are constructed to evaluate the RE share and the case study verifies the rationality of the RE share evaluation method. The results show that the park customers can obtain higher RE share by improving the similarity between the shape of net load and the trend of RE power generation in the system

accommodating local RE

reasonably optimizing the adjustable load and energy storage operation mode

etc.

and thus improve the capacity of accommodating RE in the whole power grid.

关键词

Keywords

references

国家能源局 . 我国可再生能源发电总装机突破11亿千瓦［EB/OL］.（ 2022-06-24 ）［ 2022-09-06 ］. http：//www.nea.gov.cn/2022-06/24/c_1310631956.htm http://www.nea.gov.cn/2022-06/24/c_1310631956.htm .

National Energy Administration . China’s total installed capacity of renewable energy power generation exceeded 1 . 1 billion kW［EB/OL］. （ 2022-06-24 ）［ 2022-09-06 ］. http：//www.nea.gov.cn/2022-06/24/c_1310631956.htm http://www.nea.gov.cn/2022-06/24/c_1310631956.htm .

张智刚，康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

ZHANG Zhigang ， KANG Chongqing . Challenges and prospects for constructing the new-type power system towards a carbon neutrality future ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

DONG C G ， QI Y ， DONG W J ， et al . Decomposing driving factors for wind curtailment under economic new normal in China ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 217 ： 178 - 188 .

王彩霞，时智勇，梁志峰，等 . 新能源为主体电力系统的需求侧资源利用关键技术及展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 16 ）： 37 - 48 .

WANG Caixia ， SHI Zhiyong ， LIANG Zhifeng ， et al . Key technologies and prospects of demand-side resource utilization for power systems dominated by renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 37 - 48 .

国家发展改革委等部门关于印发《促进绿色消费实施方案》的通知［EB/OL］.（ 2022-01-21 ）［ 2022-09-06 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202201/t20220121_1312524.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202201/t20220121_1312524.html?code=&state=123 .

Notice of the National Development and Reform Commission and other departments on printing and distributing the “Implementation Plan for Promoting Green Consumption” ［EB/OL］. （ 2022-01-21 ）［ 2022-09-06 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202201/t20220121_1312524.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202201/t20220121_1312524.html?code=&state=123 .

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 .

李海，张宁，康重庆，等 . 可再生能源消纳影响因素的贡献度分析方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 4 ）： 1009 - 1018 .

LI Hai ， ZHANG Ning ， KANG Chongqing ， et al . Analytics of contribution degree for renewable energy accommodation factors ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 4 ）： 1009 - 1018 .

谢国辉，栾凤奎，李娜娜，等 . 新能源消纳影响因素的贡献度评估模型［J］. 中国电力， 2018 ， 51 （ 11 ）： 125 - 131 .

XIE Guohui ， LUAN Fengkui ， LI Nana ， et al . Contribution evaluating model for the new energy accommodation influencing factors ［J］. Electric Power ， 2018 ， 51 （ 11 ）： 125 - 131 .

刘纯，屈姬贤，石文辉 . 基于随机生产模拟的新能源消纳能力评估方法［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 10 ）： 3134 - 3144 .

LIU Chun ， QU Jixian ， SHI Wenhui . Evaluating method of ability of accommodating renewable energy based on probabilistic production simulation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 10 ）： 3134 - 3144 .

张振宇，王文倬，张钢，等 . 基于非时序模型的新能源消纳能力评估方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 20 ）： 24 - 30 .

ZHANG Zhenyu ， WANG Wenzhuo ， ZHANG Gang ， et al . Assessment method of accommodation capacity of renewable energy based on non-time-series model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 20 ）： 24 - 30 .

LIU Y N ， GUAN X ， LI J ， et al . Evaluating smart grid renewable energy accommodation capability with uncertain generation using deep reinforcement learning ［J］. Future Generation Computer Systems ， 2020 ， 110 ： 647 - 657 .

潘迪涵，董联鑫，范帅，等 . 基于二阶ETP解析解的空调-建筑电热耦合系统辨识方法［J/OL］. 电力系统自动化： 1 - 19 ［ 2023-01-08 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20221123.1246.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20221123.1246.010.html .

PAN Dihan ， DONG Lianxin ， FAN Shuai ， et al . Identification method for air-conditioning-building electrothermal coupling system based on second-order equivalent thermal parameter analytical solution ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ： 1 - 19 ［ 2023-01-08 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20221123.1246.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20221123.1246.010.html .

曾艾东，邹宇航，郝思鹏，等 . 考虑阶梯式碳交易机制的园区工业用户综合需求响应策略［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 11 ）： 4352 - 4363 .

ZENG Aidong ， ZOU Yuhang ， HAO Sipeng ， et al . Comprehensive demand response strategy of industrial users in the park considering the stepped carbon trading mechanism ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 11 ）： 4352 - 4363 .

ZHANG W ， LI G X ， GUO F Y . Does carbon emissions trading promote green technology innovation in China？［J］. Applied Energy ， 2022 ， 315 ： 119012 .

骆钊，秦景辉，梁俊宇，等 . 含绿色证书跨链交易的综合能源系统运行优化［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1311 - 1320 .

LUO Zhao ， QIN Jinghui ， LIANG Junyu ， et al . Operation optimization of integrated energy system with green certificate cross-chain transaction ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1311 - 1320 .

庞腊成，吉斌，徐帆，等 . 面向电-碳市场协同的负荷响应机制与效益分析初探［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 62 - 71 .

PANG Lacheng ， JI Bin ， XU Fan ， et al . Preliminary study on mechanism and benefit analysis of load response for electricity-carbon market collaboration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 62 - 71 .

BIALEK J W . Tracing the flow of electricity ［J］. IEE Proceedings-Generation， Transmission and Distribution ， 1996 ， 143 （ 4 ）： 313 .

周天睿，康重庆，徐乾耀，等 . 电力系统碳排放流分析理论初探［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 7 ）： 38 - 43 .

ZHOU Tianrui ， KANG Chongqing ， XU Qianyao ， et al . Preliminary theoretical investigation on power system carbon emission flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 7 ）： 38 - 43 .

周天睿，康重庆，徐乾耀，等 . 电力系统碳排放流分析理论初探［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 7 ）： 38 - 43 .

KANG C Q ， ZHOU T R ， CHEN Q X ， et al . Carbon emission flow from generation to demand： a network-based model ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2015 ， 6 （ 5 ）： 2386 - 2394 .

CHENG Y H ， ZHANG N ， WANG Y ， et al . Modeling carbon emission flow in multiple energy systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 4 ）： 3562 - 3574 .

ABDELKADER S M . Allocating transmission loss to loads and generators through complex power flow tracing ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2007 ， 1 （ 4 ）： 584 .

伍文城，张友刚，陈辉，等 . 基于复功率追踪的网损分配方法探讨［J］. 继电器， 2004 ， 32 （ 12 ）： 82 - 86 .

WU Wencheng ， ZHANG Yougang ， CHEN Hui ， et al . Discussion on the methods for loss allocation using complex power tracing ［J］. Relay ， 2004 ， 32 （ 12 ）： 82 - 86 .

龚昱，蒋传文，李明炜，等 . 基于复功率潮流追踪的电力用户侧碳排放计量［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 17 ）： 113 - 117 .

GONG Yu ， JANG Chuanwen ， LI Mingwei ， et al . Carbon emission calculation on power consumer side based on complex power flow tracing ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 17 ）： 113 - 117 .

陈厚合，茅文玲，张儒峰，等 . 基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 10 ）： 1 - 11 .

CHEN Houhe ， MAO Wenling ， ZHANG Rufeng ， et al . Low-carbon optimal scheduling of a power system source-load considering coordination based on carbon emission flow theory ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 10 ）： 1 - 11 .

SHEN Z H ， DAN Y Q ， QI M X ， et al . Efficient whole-process carbon intensity calculation method for power users in active distribution networks ［J］. Frontiers in Energy Research ， 2022 ， 10 ： 974365 .

陈丽霞，孙弢，周云，等 . 电力系统发电侧和负荷侧共同碳责任分摊方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 19 ）： 106 - 111 .

CHEN Lixia ， SUN Tao ， ZHOU Yun ， et al . Method of carbon obligation allocation between generation side and demand side in power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 19 ）： 106 - 111 .

汪超群，陈懿，文福拴，等 . 电力系统碳排放流理论改进与完善［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1683 - 1693 .

WANG Chaoqun ， CHEN Yi ， WEN Fushuan ， et al . Improvement and perfection of carbon emission flow theory in power systems ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1683 - 1693 .

PARK Byungkwon ， DONG Jin ， LIU Boming ， et al . Decarbonizing the grid： utilizing demand-side flexibility for carbon emission reduction through locational marginal emissions in distribution networks ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 330 ： 120303 .

YU Y ， LIU G Y ， ZHU W D ， et al . Good consumer or bad consumer： economic information revealed from demand profiles ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 3 ）： 2347 - 2358 .

FAN S ， XIAO J C ， LI Z Y ， et al . Characterization and trading of energy level and energy shift considering virtual power plant ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2021 ， 10 （ 6 ）： 1784 - 1789 .

范帅，危怡涵，何光宇，等 . 面向新型电力系统的需求响应机制探讨［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 7 ）： 1 - 12 .

FAN Shuai ， WEI Yihan ， HE Guangyu ， et al . Discussion on demand response mechanism for new power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 7 ）： 1 - 12 .

孟琰，肖居承，洪居华，等 . 计及需求响应不确定性的节点负荷准线：概念与模型［J/OL］. 电力系统自动化： 1 - 17 ［ 2022-10-21 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.tp.20221019.1643.004.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.tp.20221019.1643.004.html .

MENG Yan ， XIAO Jucheng ， HONG Juhua ， et al . Nodal customer directrix load considering demand response uncertainty： concept and model ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ： 1 - 17 ［ 2022-10-21 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.tp.20221019.1643.004.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.tp.20221019.1643.004.html .

蒋向兵，汤波，余光正，等 . 面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 51 - 64 .

JIANG Xiangbing ， TANG Bo ， YU Guangzheng ， et al . Coordination and optimization method of park-level energy storage and electricity price for local accommodation of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 51 - 64 .

范帅，何光宇，郑湘明，等 . 基于在线分布式优化的虚拟电厂自趋优运行方法研究［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 14 ［ 2023-01-08 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220519.1833.041.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220519.1833.041.html .

FAN Shuai ， HE Guangyu ， ZHENG Xiangming ， et al . Research on online distributed optimization-based self-approaching optimization operation method of virtual power plant ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 14 ［ 2023-01-08 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220519.1833.041.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220519.1833.041.html .

Data Dictionary PJM ［DB/OL］. （ 2021-10-01 ）［ 2022-07-06 ］. https：//www.pjm.com/markets-and-operations/data-dictionary.aspx https://www.pjm.com/markets-and-operations/data-dictionary.aspx .

WANG J H ， SHAHIDEHPOUR M ， LI Z Y . Security-constrained unit commitment with volatile wind power generation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2008 ， 23 （ 3 ）： 1319 - 1327 .

WANG X J ， CHEN L ， TAO W Q . Research on load classification based on user’s typical daily load curve ［C］// 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration （EI2）， November 26-28 ， 2017 ， Beijing， China ： 1 - 4 .

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