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促进能源转型的煤电容量电价激励机制设计
Design of a Capacity Tariff Incentive Mechanism for Coal Power to Promote Energy Transition
【目的】为提升容量电价机制在推动能源转型中的引导能力,解决现行机制下存在的补偿不精准以及对低碳、高灵活性燃煤机组激励不足的问题,构建了一种计及能源转型目标的燃煤机组容量电价优化机制。【方法】梳理了燃煤机组的成本疏导路径,构建了包含机组运行决策模型、电力市场出清模型与容量电价优化模型在内的三层嵌套式模型体系,形成“机组-市场-地区-机制”的动态循环反馈链;提出了基于排序的燃煤机组能源转型激励模型,从灵活性水平与碳排放水平2个维度确定激励对象与补偿标准;并选取新能源富集区与水电富集区的典型日,开展分地区、分季节算例分析。【结果】仿真结果表明,基于灵活性水平的激励策略在高辅助服务需求场景下能够有效促进能源转型,但在辅助服务需求较低的情形下可能起到抑制作用;而基于碳排放水平的激励策略在各类典型日与地区中均展现出稳定的能源转型促进效果,具有广泛适用性。各激励方案对终端电价影响均较小(不超过0.038元/kWh),具备良好的经济可行性。【结论】燃煤机组容量电价机制应当根据区域电源结构和季节负荷特征差异,实行分地区、分季节的差异化实施策略。建议当前阶段优先推行基于碳排放水平的容量激励策略;在新能源渗透率进一步提升的背景下,逐步引入对灵活性水平的联合激励。
[Objective] To enhance the role of the capacity tariff mechanism in facilitating energy transition and address the issues of imprecise compensation and insufficient incentives for low-carbon and highly flexible coal-fired generating units under the current mechanism,this study develops a capacity tariff optimization model that incorporates energy transition objectives for coal-fired units. [Methods] The study first analyzes the cost pass-through path of coal-fired units and constructs a three-layer nested modeling framework consisting of a unit operation decision model,a power market clearing model,and a capacity tariff optimization model,thereby forming a dynamic feedback chain among the “unit-market-region-mechanism”."On this basis,an incentive model for coal-fired units targeting energy transition is proposed,in which the incentive targets and compensation levels are determined based on unit flexibility and carbon emission levels,using a sorting algorithm. Simulation analyses are conducted for typical days in new energy-rich and hydropower-rich regions,considering both regional and seasonal variations. [Conclusions] Simulation results show that the flexibility-based incentive strategy can effectively promote energy transition in scenarios with high ancillary service demand,but may inhibit transition in low-demand scenarios. In contrast,the carbon-based incentive strategy demonstrates stable and positive effects on energy transition across all regions and scenarios,indicating broad applicability. All proposed incentive strategies lead to only marginal increases in end-user electricity prices(within 0.038 yuan/kWh),demonstrating their economic viability. [Conclusions] The capacity tariff mechanism for coal-fired power units should be implemented with differentiated regional and seasonal strategies,taking into account variations in power source composition and load characteristics. It is recommended to initially adopt a carbon-based incentive scheme in the current stage and progressively introduce joint incentives based on both carbon emissions and flexibility as renewable energy penetration increases.
能源转型 / 容量电价 / 煤电成本疏导 / “能源不可能三角形”
energy transition / capacity tariff / coal-fired unit cost pass-through / “energy impossible trinity”
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关于建立煤电容量电价机制的通知(发改价格〔2023〕1501号)[EB/OL]. (2023-11-10) [2025-06-11]. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202311/t20231110_1361897.html.
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储能的崛起与发展离不开政策的鼓励与机制的支持。英国具备成熟的自由电力市场,为储能构建商业模式提供了基础和条件,同时近年来英国针对制约储能发展的政策与市场规则进行修改,为其规模化应用及参与电力市场逐步扫清了障碍,值得我国借鉴。本文首先梳理了英国储能发展的状况,从市场发展重点、参与者类型、项目规模等方面分析了英国储能的态势;另外,从资金支持和制度改革两大方面,详细分析了英国在技术创新、规划审批制度、储能资产属性定义、共享站址规则、辅助服务市场、容量市场、平衡机制等方面的政策激励和规则修改情况。基于政策和市场规则的调整,本文梳理了英国储能项目收益来源及商业模式。最后,总结英国经验对我国的启示。
The rise and development of energy storage are inseparable from policy encouragement and mechanism support. The United Kingdom (UK) has a mature electricity market that provides the foundation and conditions for building an energy storage business model. In recent years, the UK also revised the policies and market rules that restrict the development of energy storage, gradually clearing away the obstacles to its large-scale application and participation in the power market. Obstacles are worth learning for China. This study first sorts out the status quo of energy storage in the UK and then analyzes this status quo from the aspects of market development focus, participant types, and project scale. The UK's energy storage is then analyzed in detail from the aspects of financial support and system reform, policy incentives, and rule revisions in terms of technological innovation, planning approval system, energy storage asset attribute definition, shared site rules, auxiliary service market, capacity market, and balance mechanism. Finally, based on the adjustment of policies and market rules, this study sorts out the sources of income and business models of UK energy storage projects and summarizes the enlightenment of British experience to our country. |
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王璐璐, 唐葆君. “不可能三角”视角下城市能源系统转型研究: 文献综述[J]. 煤炭经济研究, 2024, 44(6): 16-25.
构建统筹安全可靠、经济可行、绿色清洁的城市能源体系已成为重大战略需求。然而,由于受到技术、组织及宏观环境等因素制约,以上三大目标难以协同实现,被称为能源“不可能三角”。城市是社会经济活动的重要载体,也是能源消费和碳排放的主要来源。随着经济发展和城镇化进程的不断推进,我国城市将面临能源消费量快速增长、应对气候变化、环境治理与保护以及能源消费总量控制等挑战。因此,制定适宜的城市能源系统转型策略,对解决我国城市能源问题、促进经济绿色与高效发展具有重要意义。通过对本领域378篇学术论文的系统梳理,从时空角度定量分析了城市能源系统转型研究的发展规律和研究热点;并以此为基础,综述了:① “不可能三角”视角下能源系统绩效评估方法及其应用研究成果;② 能源转型的关键影响因素及其影响机制;③ 破解能源三难困境的可能路径;④ 能源系统转型的经济环境影响。相关研究为构建适用于城市的能源绩效评估模型,明确城市能源系统向“安全-经济-绿色”协同发展目标转型的具体策略提供研究思路。
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尖峰电价(critical peak pricing, CPP)是通过需求侧管理实现发电侧节能减排的重要手段. 现有主流电价优化模型忽略了CPP对发电供给侧的影响, 对尖峰日与非尖峰日时终端用电行为的差异性分析也存在不足. 本文通过研究CPP对供电侧机组运行的影响机制, 挖掘终端用电行为的差异性, 设计了针对不同时期的用电需求响应模型, 综合考虑发电侧供电煤耗和终端用户满意度, 构建CPP多目标优化模型, 采用NSGA-II遗传算法进行求解. 基于3类场景分析用户需求响应模型参数的取值、终端满意度约束、电价费率限制三类指标对CPP定价、负荷改善情况以及机组煤耗减少量的灵敏性, 验证了模型的有效性. 结果显示: 所提电价优化模型效果较好, 并且用户响应斜率、终端满意度、电价费率限制对CPP定价、负荷改善情况以及机组煤耗减少量的影响较大.
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在航空发动机中, 外部管路的合理布局直接影响管路系统的性能表现. 当前关于航空发动机管路多目标布局优化的研究由于存在具有冲突特性的多个目标, 从而导致最终布局效果的欠佳. 本文以管路长度最短、管路弯头数最少和管路能量值最小为优化目标, 建立了航空发动机管路多目标布局优化 (MOPLP-AE) 的数学模型. 本文提出了一种创新的基于三方博弈的改进遗传算法 (TGIGA), 首次将博弈论应用于 MOPLP-AE 的多目标优化问题, 将各优化目标视作博弈参与者, 通过纳什均衡点实现全局稳定解, 有效解决了目标冲突和 Pareto 最优解评估难题. TGIGA 融合了帕累托分类、优化的杂交与变异策略, 并集成 2-opt 局部搜索, 显著提升了求解效率和解的质量. 通过航空发动机的仿真实例验证了纳什均衡解的有效性及方法的可行性. 本研究有效提高了航空发动机管路布局的客观性、准确性和布局效率, 为减少材料使用和制造复杂性、降低泄漏和故障风险、加速设计周期并降低生产成本提供了更为全面的数学模型以及一套新的方法与求解途径.
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郭石心. 智算新能源逐“绿”追“风”——AI大模型技术实现新能源气象功率精准预测[N/OL]. 中国电力报, 2024. (2024-10-09) [2025-06-11]. https://mp.weixin.qq.com/s/lHZE6nLv5dhzjTZczJDOoA.
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周丽. 抽水蓄能电站主辅市场容量分配模型及竞价策略研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2021.
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