Analytical and Computational Method for System Balancing Cost Caused by Renewable Energy Accommodation

PAN Qi; ZHAO Jinquan; WANG Gang; FAN Haifeng; CAO Xiaojun

doi:10.7500/AEPS20240105002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Analytical and Computational Method for System Balancing Cost Caused by Renewable Energy Accommodation

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Analytical and Computational Method for System Balancing Cost Caused by Renewable Energy Accommodation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 14, Pages: 61-68(2024)
- 作者机构：
  
  1.海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学),上海市 200090
  2.国网江苏省电力有限公司,江苏省南京市 210024
  3.中国电力科学研究院有限公司(南京),江苏省南京市 210003
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(SGJS0000DKJS2200139)
- DOI：10.7500/AEPS20240105002
  CLC：
- Received：05 January 2024，
  
  Revised：2024-04-03，
  
  Published Online：31 May 2024，
  
  Published：25 July 2024
- 稿件说明：
移动端阅览
潘祺,赵晋泉,王岗等.消纳新能源引发的系统平衡成本解析及计算方法[J].电力系统自动化,2024,48(14):61-68.

PAN Qi,ZHAO Jinquan,WANG Gang,et al.Analytical and Computational Method for System Balancing Cost Caused by Renewable Energy Accommodation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(14):61-68.
潘祺,赵晋泉,王岗等.消纳新能源引发的系统平衡成本解析及计算方法[J].电力系统自动化,2024,48(14):61-68. DOI： 10.7500/AEPS20240105002.

PAN Qi,ZHAO Jinquan,WANG Gang,et al.Analytical and Computational Method for System Balancing Cost Caused by Renewable Energy Accommodation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(14):61-68. DOI： 10.7500/AEPS20240105002.

摘要

新能源接入电力系统后，需要常规电源帮助平衡其随机性、波动性，故而产生了平衡成本。进行平衡成本的解析与计算，对促进新能源与常规电源利益的合理分配具有重要意义。将系统平衡成本分解为新能源消纳引发的新增备用成本、二次调频(SFR)成本及新增电能量成本。基于“等电量-顺负荷”方法，构建新能源相对负荷无波动性且无须为其预留备用、SFR容量的虚拟场景，给出了基于场景模拟比较法的系统平衡成本计算方法。对修正的IEEE 39节点系统的平衡成本测算分析结果验证了所提方法的合理性。

Abstract

After the integration of renewable energy into the power system

conventional power sources are needed to help balance its randomness and variation

which results in the balancing costs. It is of great significance to analyze and calculate the balancing costs to promote the rational allocation of returns between renewable energy and conventional power sources. The system balancing costs are decomposed into the incremental reserve costs

the secondary frequency regulation (SFR) costs and the incremental electricity energy costs caused by the renewable energy accommodation. Based on the “load-following transform”method

a virtual scenario of renewable energy with no fluctuation relative to load and no need to provide reserve and SFR capacity is constructed

and a calculation method for the system balancing costs based on scenario simulation and comparison method is given. The calculation and analysis results of the balancing costs of the modified IEEE 39-bus system verify the rationality of the proposed method.

关键词

Keywords

references

IRENA . Renewable power generation costs in 2020 ［R］. Abu Dhabi ： International Renewable Energy Agency ， 2021 .

张运洲，陈宁，黄碧斌，等 . 基于系统成本的新能源等效上网电价计算方法及应用［J］. 中国电力， 2022 ， 55 （ 2 ）： 1 - 8 .

ZHANG Yunzhou ， CHEN Ning ， HUANG Bibin ， et al . Methodology for calculating VRE equivalent feed-in tariff based on system cost and its application ［J］. Electric Power ， 2022 ， 55 （ 2 ）： 1 - 8 .

江岳文，吕隽 . 节点风电全边际运行价值研究［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 12 ）： 12 - 18 .

JIANG Yuewen ， LÜ Jun . Research on node comprehensive marginal operation value of wind power ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 12 - 18 .

王志成，王秀丽，王帅 . 考虑实时市场平衡费用的含风电日前市场电能-备用联合出清模型［J］. 中国电力， 2020 ， 53 （ 9 ）： 19 - 27 .

WANG Zhicheng ， WANG Xiuli ， WANG Shuai . Day-ahead market energy-reserve joint clearing model considering real-time market balancing cost under participation of wind power generation ［J］. Electric Power ， 2020 ， 53 （ 9 ）： 19 - 27 .

魏利屾，冯宇昂，方家琨，等 . 现货市场环境下新能源并网接入对市场出清的影响［J］. 上海交通大学学报， 2021 ， 55 （ 12 ）： 1631 - 1639 .

WEI Lishen ， FENG Yuang ， FANG Jiakun ， et al . Impact of renewable energy integration on market-clearing results in spot market environment ［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University ， 2021 ， 55 （ 12 ）： 1631 - 1639 .

禤培正，孙高星，朱继忠，等 . 风电不确定性对电力现货市场电价的影响［J］. 南方电网技术， 2018 ， 12 （ 12 ）： 64 - 70 .

XUAN Peizheng ， SUN Gaoxing ， ZHU Jizhong ， et al . Impact of wind power uncertainty on electricity price in electric power spot market ［J］. Southern Power System Technology ， 2018 ， 12 （ 12 ）： 64 - 70 .

MILLIGAN M ， KIRBY B . Calculating wind integration costs： separating wind energy value from integration cost impacts ［R］. Golden， Colorado ： National Renewable Energy Laboratory ， 2009 .

MACGILL I F . Impacts and best practices of large-scale wind power integration into electricity markets—some Australian perspectives ［C］// 2012 IEEE Power and Energy Society General Meeting ， July 22-26 ， 2012 ， San Diego， USA ： 1 - 6 .

DU C ， WANG X F ， WANG X L ， et al . Comprehensive value assessment of wind power by layer ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1238 - 1247 .

HIRTH L ， UECKERDT F ， EDENHOFER O . Integration costs revisited—an economic framework for wind and solar variability ［J］. Renewable Energy ， 2015 ， 74 ： 925 - 939 .

HEPTONSTALL P J ， GROSS R J K . A systematic review of the costs and impacts of integrating variable renewables into power grids ［J］. Nature Energy ， 2021 ， 6 ： 72 - 83 .

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 .

MILLIGAN M ， ELA E ， HODGE B ， et al . Cost-causation and integration cost analysis for variable generation ［R］. Golden， Colorado ： National Renewable Energy Laboratory ， 2011 .

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 .

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 .

郑晨昕，江岳文 . 基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 11 ）： 4387 - 4394 .

ZHENG Chenxin ， JIANG Yuewen . Wind power fluctuation cost allocation based on improved Shapley value ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 4387 - 4394 .

刘硕，杨燕，杨知方，等 . 计及新能源随机特性的备用容量确定及其成本分摊［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 4 ）： 10 - 18 .

LIU Shuo ， YANG Yan ， YANG Zhifang ， et al . Reserve capacity determination and its cost allocation considering stochastic characteristics of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 10 - 18 .

向明旭，杨高峰，杨知方，等 . 电力现货市场出清中新能源随机波动特性表征方法及实例探讨［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 4 ）： 8 - 17 .

XIANG Mingxu ， YANG Gaofeng ， YANG Zhifang ， et al . Characterization method for uncertainties and fluctuations of renewables in electricity spot market clearing and case discussion ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 4 ）： 8 - 17 .

国家能源局江苏监管局 . 江苏电力并网运行管理实施细则［EB/OL］.（ 2022-08-02 ）［ 2023-12-02 ］. http：//jsb.nea.gov.cn/news/2022-8/2022815133228.htm http://jsb.nea.gov.cn/news/2022-8/2022815133228.htm .

National Energy Administration Jiangsu Regulatory Bureau . Rules for the implementation of grid-connected operation management of Jiangsu power system ［EB/OL］. （ 2022-08-02 ）［ 2023-12-02 ］. http：//jsb.nea.gov.cn/news/2022-8/202281513 http://jsb.nea.gov.cn/news/2022-8/202281513

3228. htm .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Progress and Key Issues for Construction of Electricity Spot Market

Related Author

Qixin CHEN

Xichen FANG

Hongye GUO

Xuanyuan WANG

Zhenglin YANG

Rongzhang CAO

Qing XIA

XU Fan

Related Institution

State Key Laboratory of Power System and Generation Equipment (Tsinghua University)

State Grid Jibei Electric Power Co., Ltd.

NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute)

NARI Group Corporation(State Grid Electric Power Research Institute)

State Grid Corporation of China

⁰