电氢联合市场定价机制与分解协调方法研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wagegea
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当前氢能市场交易主要采用基于化石燃料成本加成的定价方式。随着可再生能源产业的发展与电解制氢技术的成熟,电解制氢将成为最主要的制氢方式,制氢成本将更多的取决于电价。现有氢能定价机制难以适应高比例电解制氢的氢能市场,取而代之的应该是能够反映氢价与节点边际电价之间关联的氢能定价机制,因此采用节点边际价格机制对氢能定价十分具有现实意义。本文将节点边际价格机制下的氢能价格称为节点边际氢价。边际价格的分解对于市场盈余的计算与分配至关重要。只有掌握边际价格各分量的数值,才能够对于氢能系统和市场资源的稀缺性有清楚的认知。由于氢气在管道中的传输与电能传输相比具有不同的物理特性,如何对节点边际氢价进行分解仍有待深入研究。此外,随着电力市场与氢能市场的耦合程度逐渐加深,需要对电力市场与氢能市场联合运行分解协调策略展开研究。为此,本文提出电氢联合市场定价机制及分解协调策略,在采用边际价格机制对氢能定价的基础上对氢能价格分解,利用最优性条件分解方法对电氢联合市场分解协调。针对电氢联合市场定价机制的问题,本文构建了氢能市场出清模型的一般形式,采用边际价格机制对氢能进行定价,节点边际氢价为节点氢气平衡约束的拉格朗日乘子。以此为基础,研究了节点边际氢价分解方法:构建氢能市场出清模型的拉格朗日函数,利用最优性条件建立雅可比矩阵与氢气传输灵敏度矩阵,根据节点边际价格的经济学含义与氢气传输的物理特性分解氢气价格。针对节点边际氢价分解方法在具体的氢能市场出清模型中的应用问题,本文构建了具体形式的氢能市场出清模型。针对韦茅斯方程带来的模型非凸性问题,采用改进二阶锥算法对模型进行处理,从而得到氢能市场出清模型变量的最优值与边际价格机制下的氢能价格。在此基础上,应用节点边际氢价分解方法,将氢气价格分解为能量、阻塞、网损与时延分量。针对电氢联合市场分解协调策略的问题,本文构建了电氢联合市场出清模型。之后采用最优性条件分解算法将电氢联合市场分解为电力市场与氢能市场两个子问题,子问题独立优化出清,两个子问题之间互相交换市场信息,以迭代的方式实现均衡趋优。与传统的分解算法不同的是,价格由子问题优化后形成,协调级只负责信息的传递,这大大减少了电氢联合市场协调级的计算负担。
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