基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析

刘泽扬; 荆朝霞; 孙启星; 喻芸; 尤培培; 李成仁

doi:10.7500/AEPS20210826003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析
- Analysis on Generation Capacity Adequacy Mechanism Based on System Dynamics
- 电力系统自动化 2022年46卷第14期页码：109-118
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院,广东省广州市 510640
  2.国网能源研究院有限公司,北京市 102209
  3.南方电网数字电网研究院有限公司,广东省广州市 510030
- 作者简介：
  
  刘泽扬(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力市场。E-mail：386365567@qq.com
  荆朝霞(1975—)，女，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、电动汽车、电力系统运行与控制、综合能源系统优化。E-mail：zxjing@scut.edu.cn
  孙启星(1993—)，男，博士，工程师，主要研究方向：电价、电力市场。
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部科技项目(SGFJJY00JJJS2000067)
- DOI：10.7500/AEPS20210826003
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-08-26，
  
  修回日期：2021-12-02，
  
  网络出版日期：2022-02-24，
  
  纸质出版日期：2022-07-25
- 稿件说明：
移动端阅览
刘泽扬,荆朝霞,孙启星等.基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析[J].电力系统自动化,2022,46(14):109-118.

LIU Zeyang,JING Zhaoxia,SUN Qixing,et al.Analysis on Generation Capacity Adequacy Mechanism Based on System Dynamics[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):109-118.
刘泽扬,荆朝霞,孙启星等.基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析[J].电力系统自动化,2022,46(14):109-118. DOI： 10.7500/AEPS20210826003.

LIU Zeyang,JING Zhaoxia,SUN Qixing,et al.Analysis on Generation Capacity Adequacy Mechanism Based on System Dynamics[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):109-118. DOI： 10.7500/AEPS20210826003.

摘要

为了解决能源转型过程中电力系统潜在装机容量不足的问题，国外电力市场建立了发电容量充裕度机制，其中以稀缺定价机制、容量补偿机制和容量市场机制最为典型。研究不同机制的效果对于中国充裕度机制的选择具有重要意义。基于美国得克萨斯州的稀缺定价机制、智利的容量补偿机制、美国PJM及英国容量市场的机制，设计构建了适合长期仿真的发电容量演化系统动力学模型。通过净现值评估进行容量退役与投资决策，综合考虑了负荷增长预测的不确定性和市场主体的风险规避。算例仿真对比了3种机制对容量充裕度、机组净收益、社会福利的影响，并进行了风险规避系数的敏感性分析，最后基于数值仿真结果对中国电力市场机制设计提出了建议。

Abstract

To solve the potential shortage problem of the installed capacity of the power system in the process of the energy transition

foreign electricity markets have established generation capacity adequacy mechanisms

among which the scarcity pricing mechanism

the capacity remuneration mechanism and the capacity market mechanism are the most typical. Studying the effects of different mechanisms is of great significance for the selection of China's capacity mechanism. Based on the mechanism design of scarcity pricing in Texas

U.S.

capacity remuneration in Chile

capacity market in PJM

U.S. and U.K.

a system dynamics model of power generation capacity expansion suitable for long-term simulation is constructed. Capacity decommissioning and investment decisions are made through net present value assessment

taking into account the uncertainty of load growth forecasting and the risk aversion of market entities. A numerical example is simulated to compare the impact of the three mechanisms on resource adequacy

generation net income

and social welfare

and a sensitivity analysis of the risk aversion coefficient is carried out. Finally

based on the numerical simulation results

some suggestions are given for the mechanism design of the electricity market of China.

关键词

Keywords

references

HOGAN M . Follow the missing money： ensuring reliability at least cost to consumers in the transition to a low-carbon power system ［J］. The Electricity Journal ， 2017 ， 30 （ 1 ）： 55 - 61 .

鲁刚，文福拴，薛禹胜，等 . 电力市场环境下的发电容量充裕性：（一）单一能量市场情形［J］. 电力系统自动化， 2008 ， 32 （ 20 ）： 5 - 10 .

LU Gang ， WEN Fushuan ， XUE Yusheng ， et al . State-of-the-art of studies on generation capacity adequacy in electricity market environment： Part Ⅰ energy-only market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2008 ， 32 （ 20 ）： 5 - 10 .

FRONDEL M ， RITTER N ， SCHMIDT C M ， et al . Economic impacts from the promotion of renewable energy technologies： the German experience ［J］. Energy Policy ， 2010 ， 38 （ 8 ）： 4048 - 4056 .

王一，朱涛，张玉欣，等 . 适应中国电力现货市场发展的容量补偿机制初探［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 6 ）： 52 - 61 .

WANG Yi ， ZHU Tao ， ZHANG Yuxin ， et al . Preliminary study on capacity compensation mechanism adapted to development of electricity spot market in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 52 - 61 .

朱继忠，喻芸，谢平平，等 . 美国稀缺定价机制及对我国现货市场建设的启示［J］. 南方电网技术， 2019 ， 13 （ 6 ）： 37 - 43 .

ZHU Jizhong ， YU Yun ， XIE Pingping ， et al . Scarcity pricing of United States and its enlightenment to China ［J］. Southern Power System Technology ， 2019 ， 13 （ 6 ）： 37 - 43 .

陈大宇 . 电力现货市场配套容量机制的国际实践比较分析［J］. 中国电力企业管理， 2020 （ 1 ）： 30 - 35 .

CHEN Dayu . A comparative analysis of international practice on the matching capacity mechanism of electricity spot market ［J］. China Power Enterprise Management ， 2020 （ 1 ）： 30 - 35 .

喻芸，荆朝霞，陈雨果，等 . 电力市场环境下典型发电容量充裕性机制及对我国的启示［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2734 - 2742 .

YU Yun ， JING Zhaoxia ， CHEN Yuguo ， et al . Typical generation resource adequacy mechanism in electricity market and enlightenment to China ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2734 - 2742 .

侯孚睿，王秀丽，锁涛，等 . 英国电力容量市场设计及对中国电力市场改革的启示［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 24 ）： 1 - 7 .

HOU Furui ， WANG Xiuli ， SUO Tao ， et al . Capacity market design in the United Kingdom and revelation to China’s electricity market reform ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 24 ）： 1 - 7 .

中共中央国务院 . 关于进一步深化电力体制改革的若干意见［EB/OL］.（ 2015-03-15 ）［ 2020-11-11 ］. http：//www.china-nengyuan.com/news/91900.html http://www.china-nengyuan.com/news/91900.html .

CPC Central Committee and State Council . Several opinions on further deepening the reform of the electric power system ［EB/OL］. （ 2015-03-15 ）［ 2020-11-11 ］. http：//www.china-nengyuan.com/news/91900.html http://www.china-nengyuan.com/news/91900.html .

广东省能源局，国家能源局南方监管局 . 广东电力市场容量补偿管理办法（试行）［EB/OL］.（ 2020-11-30 ）［ 2020-12-01 ］. https：//shoudian.bjx.com.cn/html/20201216/1122564.shtml https://shoudian.bjx.com.cn/html/20201216/1122564.shtml .

Energy Bureau of Guangdong Province ， South China Energy Regulatory Office of National Energy Administration . Guangdong electricity market capacity compensation management measures （for trial implementation）［EB/OL］. （ 2020-11-30 ）［ 2020-12-01 ］. https：//shoudian.bjx.com.cn/html/20201216/1122564.shtml https://shoudian.bjx.com.cn/html/20201216/1122564.shtml .

山东省发展和改革委员会 . 关于电力现货市场燃煤机组试行容量补偿电价有关事项的通知（征求意见稿）［EB/OL］.（ 2020-04-20 ）［ 2021-12-01 ］. https：//news.bjx.com.cn/html/20200421/1064942.shtml https://news.bjx.com.cn/html/20200421/1064942.shtml .

Shandong Development and Reform Commission . Notice on matters concerning the trial implementation of capacity compensation electricity price for coal-fired units in the electricity spot market （draft for solicitation of comments）［EB/OL］. （ 2020-04-20 ）［ 2021-12-01 ］. https：//news.bjx.com.cn/html/20200421/1064942.shtml https://news.bjx.com.cn/html/20200421/1064942.shtml .

TRABER T . Capacity remuneration mechanisms for reliability in the integrated European electricity market： effects on welfare and distribution through 2023 ［J］. Utilities Policy ， 2017 ， 46 ： 1 - 14 .

ZAPPA W ， JUNGINGER M ， VAN DEN BROEK M . Can liberalised electricity markets support decarbonised portfolios in line with the Paris Agreement？ A case study of Central Western Europe ［J］. Energy Policy ， 2021 ， 149 ： 111987 .

HOLMBERG P ， RITZ R A . Optimal capacity mechanisms for competitive electricity markets ［J］. The Energy Journal ， 2020 ， 41 （ 1 ）： 33 - 66 .

BAYASGALAN Z ， BAYASGALAN T ， DUGARJAV B . The expansion of electrical generations by using capacity market planning in Mongolia ［C］// IEEE Transportation Electrification Conference and Expo ， Asia-Pacific， May 8-10， 2019 ， Seogwipo， Korea ： 1 - 4 .

YAMAGUCHI N ， TOTSUKA N ， KAKIMOTO K ， et al . Scenario analysis of balancing capacity market based on unit commitment ［C］// International Conference on Power， Energy and Electrical Engineering ， December 20-22 ， 2019 ， London， UK .

HASANI-MARZOONI M ， HOSSEINI S H . Dynamic analysis of various investment incentives and regional capacity assignment in Iranian electricity market ［J］. Energy Policy ， 2013 ， 56 ： 271 - 284 .

HARY N ， RIOUS V ， SAGUAN M . The electricity generation adequacy problem： assessing dynamic effects of capacity remuneration mechanisms ［J］. Energy Policy ， 2016 ， 91 ： 113 - 127 .

PETITET M ， FINON D ， JANSSEN T . Capacity adequacy in power markets facing energy transition： a comparison of scarcity pricing and capacity mechanism ［J］. Energy Policy ， 2017 ， 103 ： 30 - 46 .

OUSMAN ABANI A ， HARY N ， RIOUS V ， et al . The impact of investors’ risk aversion on the performances of capacity remuneration mechanisms ［J］. Energy Policy ， 2018 ， 112 ： 84 - 97 .

钟永光，贾晓菁，李旭，等 . 系统动力学［M］. 北京：科学出版社， 2009 .

ZHONG Yongguang ， JIA Xiaojing ， LI Xu ， et al . System dynamics ［M］. Beijing ： Science Press ， 2009 .

刘润泽，荆朝霞，刘煜 . 考虑动态备用需求曲线的电能量-备用耦合出清模型［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 6 ）： 34 - 42 .

LIU Runze ， JING Zhaoxia ， LIU Yu . Coupling clearing model of energy and reserve considering dynamic operation reserve demand curves ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 34 - 42 .

HOBBS B F ， HU M C ， INON J G ， et al . A dynamic analysis of a demand curve-based capacity market proposal： the PJM reliability pricing model ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2007 ， 22 （ 1 ）： 3 - 14 .

康重庆，夏清，刘梅 . 电力系统负荷预测［M］. 2版 . 北京：中国电力出版社， 2017 .

KANG Chongqing ， XIA Qing ， LIU Mei . Power system load forecasting ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2017 .

李文沅 . 电力系统安全经济运行：模型与方法［M］. 重庆：重庆大学出版社， 1989 .

LI Wenyuan . Security constrained economic operation of power system： models and methods ［M］. Chongqing ： Chongqing University Press ， 1989 .

SCHWELE A ， KAZEMPOUR J ， PINSON P . Do unit commitment constraints affect generation expansion planning？ A scalable stochastic model ［J］. Energy Systems ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 247 - 282 .

刘泽扬，荆朝霞 . 美国得州2·15停电初步分析及其对我国电力市场建设的启示［J］. 发电技术， 2021 ， 42 （ 1 ）： 131 - 139 .

LIU Zeyang ， JING Zhaoxia . Preliminary analysis of the 2·15 power outage in Texas， US and its enlightenment to the construction of China’s electricity market ［J］. Power Generation Technology ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 131 - 139 .

GALETOVIC A ， MUÑOZ C M ， WOLAK F A . Capacity payments in a cost-based wholesale electricity market： the case of Chile ［J］. The Electricity Journal ， 2015 ， 28 （ 10 ）： 80 - 96 .

National Grid . National Grid EMR electricity capacity report 2018 ［EB/OL］. （ 2018-05-31 ）［ 2021-12-01 ］. https：//www.emrdeliverybody.com/Lists/Latest%20News/Attachments/189/Electricity%20Capacity%20Report%202018_Final.pdf https://www.emrdeliverybody.com/Lists/Latest%20News/Attachments/189/Electricity%20Capacity%20Report%202018_Final.pdf .

PJM . PJM manual 18： PJM capacity market ［EB/OL］. （ 2021-05-26 ）［ 2021-12-01 ］. https：//www.pjm.com//media/documents/manuals/archive/m18/m18v48-capacity-market-05-26-2021.ashx https://www.pjm.com//media/documents/manuals/archive/m18/m18v48-capacity-market-05-26-2021.ashx .

BROUWER A S ， VAN DEN BROEK M ， SEEBREGTS A ， et al . Operational flexibility and economics of power plants in future low-carbon power systems ［J］. Applied Energy ， 2015 ， 156 ： 107 - 128 .

REN 21. Renewables 2021 global status report ［EB/OL］. （ 2021-08-12 ）［ 2021-12-01 ］. https：//ren21.net/gsr-2021/ https://ren21.net/gsr-2021/ .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于系统动力学的电力批发市场和零售市场相互关系分析

面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型

面向发电主体的超额收益监测及分析方法