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北极星电网新闻:摘要
风电等可再生能源的大规模并网增加了电网调峰压力，需要发掘需求侧资源参与调峰。从交易组织、交易过程和交易结算三个方面设计了考虑虚拟电厂参与的调峰辅助服务市场机制，使虚拟电厂和火电机组能够平等地同台参与深度调峰市场竞价，并分别给出了深度调峰市场日前和实时的清算模型。交易按报价结算，火电机组和虚拟电厂可按实际调用的调峰容量和申报价格获取利润。最后，通过实例验证了所提出的市场机制和模型的有效性。
0简介
近年来，风电光伏等可再生能源的大规模并网压缩了火电机组的发电空间，其间歇性和波动性的特点加大了电网的调峰压力[1-4]。目前，为满足可再生能源优先消纳的要求，电网对深度调峰的需求巨大。在水电、燃气发电比例较低的电网中，现有火电机组深度调峰不能完全满足需求。此外，火电机组低功率运行提供深度调峰辅助服务成本很大。为缓解调峰压力，降低调峰成本，应充分挖掘需求侧资源参与调峰。虚拟电厂可以在需求侧整合调度调峰资源，以类似于传统电厂的形式参与调峰市场[5-6]，具备参与深度调峰的技术条件。因此，在当前火电机组多级调峰机制的电力市场阶段，应同时充分挖掘需求侧响应和虚拟电厂参与深度调峰的潜力。针对水电、燃气发电比例较低的电网，为满足现货市场机制下虚拟电厂参与深度调峰市场的需求，初步研究了虚拟电厂参与深度调峰的市场机制和清算模式。
目前对虚拟电厂的研究大多集中在虚拟电厂参与电能市场的竞价策略和模型[7-8]，以及虚拟电厂的内部运营和收益分析虚拟电厂参与深度调峰市场的市场机制。对其参与调峰的研究主要基于成本分析的调峰模型[10-11]，对虚拟电厂参与深度调峰的市场机制和清算模式研究较少。华东能源监管局发布的《上海电力调峰辅助服务市场运行规则》图1虚拟电厂调峰能力示意图明确规定虚拟电厂可以参与调峰市场。虚拟电厂提供的调峰辅助服务和火电厂提供的深度调峰不是同一个交易品种，两个调峰市场分开发展，但这并不能保证整体调峰成本的最小化。文献图1虚拟电厂调峰能力示意图研究了上海虚拟电厂参与调峰的出清机制，给出了出清过程，但没有建立相应的数学模型。本文通过虚拟电厂和火电机组平等参与同一市场的方式，以电网总调峰成本最小化为目标，设计了市场机制和清算模型。
本文设计了虚拟电厂参与调峰辅助服务的市场机制。首先给出了虚拟电厂参与调峰辅助服务市场的准入原则。然后，从交易组织、交易流程和结算方式三个方面设计了调峰辅助服务的市场机制，其中虚拟电厂和火电机组在同一平台平等参与竞价，分别建立了深度调峰市场的预清算和实时清算模型。最后，通过实例验证了该机制和模型的合理性。
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1.1虚拟电厂参与深度调峰的市场机制
虚拟电厂由聚合的分布式电源、可控负荷、电动汽车、储能等资源组成，通过虚拟电厂运营商与外部大电网和调峰市场交换信息。虚拟电厂运营商既可以作为售电企业，也可以作为辅助服务提供商。本文主要利用虚拟电厂内部灵活的资源提供调峰辅助服务。
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虚拟电厂的调峰能力主要由储能充电、负荷增加、电动汽车充电等提供。如图1所示，调峰容量主要取决于储能充电功率、电动汽车充电功率和增加的负荷功率，同时也受到储能容量和电动汽车电池容量的限制。虚拟电厂的调节容量不低于一定标准，并应满足调度通信接入要求，可实时调用。信息采集周期和调峰响应时间应小于15 min，调峰持续时间应不小于30 min[12]。
1.2交易组织和交易流程
本文提出的深度调峰辅助服务市场采用日前预清算、日内实时清算的方式。交易时段为竞价日后24小时，分为96期，每期15分钟。主要市场是火电机组和虚拟电厂，交易标的是它们的调峰容量。
现货市场前几天出清后，如果出现弃风弃光现象，将启动深度调峰市场，调度中心释放次日深度调峰需求，火电机组和虚拟电厂申报次日深度调峰的容量和价格曲线，参与市场竞价，调度中心前几天进行预出清。
由于风、光等可再生能源的出力预测存在偏差，需要在当天调用时根据实际情况调整前一天的调峰计划。因此，控制中心将在白天预计风轻弃风时启动深度调峰市场并实时清除。
近期市场中，虚拟电厂除了申报调峰容量和调峰价格外，还需要提供其基准曲线来计算虚拟电厂的实际调峰功率，其值为虚拟电厂实际发电曲线与基准曲线的时间积分面积。
本文参考文献[14]设计了两级深度调峰市场的交易流程，包括交易发布、集中申报、交易清算、结果发布和交易执行，具体如下。
1)竞价当日9:30前，控制中心发布深度调峰市场开盘信息，包括各时段调峰需求信息；可参与市场交易的火电机组和虚拟电厂；申报价格的上限和下限。
2)投标日9:30-10:00，各火电机组、虚拟电厂提交集中投标报告。其中火电机组需要分三个等级报价，报价要在市场公布的各等级报价范围内。虚拟电厂需要提供自己的参考曲线。
3)竞价当天10:30，调控中心将进行深度调峰，提前几天出清市场。有关模型，请参见本文的第2.1节。形成考虑调峰市场交易的日前发电计划，并向市场发布，包括火电机组和虚拟电厂的96点调峰出力曲线。
4)在手术日内，实时清除，周期为15分钟。每个调度周期前5-15 min，调度中心根据前几天调峰市场报价，从低价到高价依次调用火电机组和虚拟电厂，形成日内发电计划。
5)每个周期前5分钟，控制中心发布调峰市场交易结果，包括下一周期火电机组和虚拟电厂的调峰功率曲线。
6)在每个调度周期内，实时调用火电机组和虚拟电厂的调峰辅助服务，统计实际调用的调峰电量。
7)运行日结束后，调控中心根据运行日实际调用电量和各机组实际报价，下达参与深度调峰的火电机组和虚拟电厂的调峰收入。
深度调峰的具体市场出清流程如图2所示。
图2深度调峰市场交易流程
图2深峰调节市场交易流程
1.3结算机制
本文根据报价出清深度调峰市场，深度出清的结果是火电机组和虚拟电厂的调峰出力曲线。
今后将根据火电机组和虚拟电厂实际深度调节电量和各机组实际申报价格，分时段进行结算。深度调峰费用由未参与深度调峰的火电机组和新能源机组按各时段上网电量比例分摊。具体分配公式[15]如下:
4摘要
在新能源大规模并网的背景下，火电机组承受着巨大的调峰压力，需求侧资源参与调峰是未来发展趋势之一。虚拟电厂的发展为需求侧资源参与调峰提供了可行的路径。本文主要从交易组织、交易流程、交易结算三个方面设计市场机制，有预清算和实时清算两个时间尺度。提出了火电机组和虚拟电厂平等参与深度调峰的市场模式，并建立了相应的清算模型。通过实例分析验证了该模型的合理性，并与单独竞价模型进行了比较，显示了同平台平等竞价模型在提高调峰经济性方面的优越性。
下一步，本文将深入研究如何实现虚拟电厂内部的协调最优经济控制、惩罚机制、利益分配等问题。
原标题:考虑虚拟电厂参与的深度调峰市场机制及清算模式
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