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聚(ju)光型(xing)太陽能(neng)熱發(fa)電(dian)(dian)(concentrating solar power，CSP)俗稱光熱發(fa)電(dian)(dian)，被認為(wei)是最(zui)具發(fa)展(zhan)前(qian)景的(de)(de)可(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)利用(yong)技術之(zhi)一。其在(zai)不(bu)增加系(xi)統不(bu)確定性的(de)(de)前(qian)提下，利用(yong)蓄(xu)熱系(xi)統(thermal energy storage，TES)使太陽能(neng)成為(wei)可(ke)調(diao)度資源(yuan)(yuan)。同(tong)時(shi)，光熱電(dian)(dian)站具有靈活的(de)(de)調(diao)節(jie)特性，將其與(yu)風電(dian)(dian)相結合，可(ke)以降(jiang)低系(xi)統出力的(de)(de)不(bu)確定性并提高可(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)消納能(neng)力。此外，隨著(zhu)電(dian)(dian)力市(shi)場的(de)(de)逐漸開放，可(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)參與(yu)市(shi)場競價也是其日益(yi)發(fa)展(zhan)趨勢(shi)。

因此，在我國西北地區，特別是風電資源與太陽輻照豐富的地方，將光熱與風電相結合的方式將具有良好的應用前景。

針對光熱電站優化運行模型及如何利用其靈活性與風電場聯合參與電力市場等問題，本文提出光熱電站與風電場聯合優化運行及競價策略。首先，對光熱電站各組成部分進行較為詳細的建模。之后，考慮風電場參與日前能量市場，光熱電站在參與輔助服務市場的同時為風電場提供平抑出力波動的備用容量。計及可再生能源出力和市場價格不確定性的影響，構建聯合競價模型。最后，通過算例對模型的有效性進行驗證，并分析說明聯合競價策略相較于單獨競價策略的優勢。

1)聚光型太陽能電站運行模型

CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)站由光場(solar field，SF)、蓄熱系統和(he)功率轉換模塊(kuai)(power block，PB)組(zu)成，不(bu)同模塊(kuai)之間由傳(chuan)熱流體傳(chuan)遞能(neng)量。SF將太陽直接(jie)輻射轉化為(wei)熱能(neng)，并將獲得的熱能(neng)一部分傳(chuan)遞至PB轉化為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)輸出功率，另一部分存儲于(yu)TES中(zhong)。研究CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)站的前提(ti)是建立(li)較為(wei)合適的模型，因此，本文(wen)首先根據CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)站各組(zu)成部分構建了較為(wei)詳(xiang)細的運行模型。

圖(tu)(tu)1：聚光型太陽能電站(zhan)示(shi)意圖(tu)(tu)

2)聚光型太陽能電站與風電場聯合競價策略

風(feng)電(dian)受氣(qi)壓、地形和高度等多種自然因素的影響，其出力(li)具有隨(sui)機性、波動性和間(jian)歇性。本文通過(guo)光(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)來為(wei)風(feng)電(dian)場(chang)提供平抑出力(li)波動的備用容(rong)量，通過(guo)調(diao)整(zheng)CSP電(dian)站(zhan)的出力(li)狀態，來減小風(feng)電(dian)場(chang)競標出力(li)和實際出力(li)之間(jian)的偏差。此(ci)外，光(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)作(zuo)為(wei)價格(ge)(ge)接(jie)受者，根(gen)據其光(guang)照(zhao)資源以及(ji)輔助(zhu)市場(chang)價格(ge)(ge)在不(bu)同服務不(bu)同時段中優化(hua)其出力(li)，以獲得更高的利潤。

3)聯合系統優化運行及競價模型

在聯合(he)(he)(he)系(xi)統(tong)參與電力市場(chang)競(jing)價時(shi)需要(yao)同時(shi)考慮市場(chang)價格及可再生能源的(de)(de)(de)不確(que)定(ding)性(xing)。由于(yu)(yu)這兩種不確(que)定(ding)性(xing)對于(yu)(yu)聯合(he)(he)(he)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)投標決策來說(shuo)具有不同的(de)(de)(de)意義，因(yin)此本文分別采(cai)用(yong)場(chang)景法和機會約束規劃(hua)來進行描述，并(bing)采(cai)用(yong)解析法將(jiang)不確(que)定(ding)的(de)(de)(de)概(gai)率(lv)約束轉(zhuan)化為(wei)確(que)定(ding)性(xing)的(de)(de)(de)等價形式。以聯合(he)(he)(he)系(xi)統(tong)收益最大(da)為(wei)目標，建立聯合(he)(he)(he)競(jing)價模型。

4)算例分析

為驗證本文所提模型(xing)的有效性(xing)，將(jiang)聯(lian)合(he)競(jing)(jing)價(jia)模式與(yu)單獨競(jing)(jing)價(jia)模式進(jin)行對比。算例分析可得，光(guang)(guang)熱(re)電站與(yu)風(feng)電場聯(lian)合(he)參(can)與(yu)競(jing)(jing)價(jia)在資源利(li)用方(fang)面更(geng)具優勢(shi)(shi)，在一(yi)定程度(du)上能緩解棄光(guang)(guang)限電的現(xian)象(xiang)。此(ci)外，由于(yu)光(guang)(guang)熱(re)電站能為風(feng)電場提供備用容量用于(yu)平抑出力波(bo)動(dong)，因此(ci)在經濟性(xing)上也更(geng)具有優勢(shi)(shi)。

表1：聯合競(jing)(jing)價與單獨競(jing)(jing)價的經(jing)濟(ji)性對比

可(ke)再(zai)生能(neng)源參(can)與電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)市場(chang)競(jing)價(jia)(jia)是(shi)其日益的發(fa)展趨勢。但可(ke)再(zai)生能(neng)源出(chu)力(li)具有(you)不(bu)確定性(xing)，很大程度(du)上阻礙了(le)(le)其在電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)市場(chang)中(zhong)的應用(yong)。聚光(guang)型太陽能(neng)熱發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)技術的快速發(fa)展為解決此問(wen)題(ti)提(ti)供(gong)了(le)(le)新的思(si)路。本文提(ti)出(chu)了(le)(le)將(jiang)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)與風電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)聯合(he)參(can)與電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)市場(chang)競(jing)價(jia)(jia)的想法。利用(yong)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)來平(ping)抑風電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)的出(chu)力(li)波(bo)動(dong)，構(gou)建了(le)(le)聚光(guang)型太陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)與風電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)聯合(he)優化運行及競(jing)價(jia)(jia)模型。通過算例驗證說明了(le)(le)所提(ti)模型和方法的可(ke)行性(xing)與有(you)效性(xing)，得出(chu)以下結論：

1)所建立(li)的CSP電站(zhan)運(yun)(yun)行(xing)模(mo)型能較好的反映出(chu)其內部的能量流動過程及運(yun)(yun)行(xing)狀態，該模(mo)型對聚光(guang)型太陽能電站(zhan)后續的研究和發展具有一定的借鑒意義。

2)將CSP電(dian)站(zhan)(zhan)與風電(dian)場聯合(he)運行，通(tong)過CSP電(dian)站(zhan)(zhan)來為風電(dian)場提供平抑出力波動的備用容量，能夠(gou)協調太陽能和風能兩種(zhong)可再生(sheng)能源，減少發電(dian)的不確(que)定性(xing)。

3)所(suo)構建的(de)聚光型太(tai)陽能(neng)電站與風電場(chang)聯合(he)優(you)化運行(xing)及(ji)競(jing)價模型，將可再生能(neng)源(yuan)與電力(li)市場(chang)結合(he)起來，達到了促(cu)進可再生能(neng)源(yuan)的(de)消納和提升系統經濟性的(de)目的(de)。