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聚光型太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)發(fa)(fa)電(concentrating solar power，CSP)俗稱光熱(re)發(fa)(fa)電，被認為是最(zui)具(ju)發(fa)(fa)展前景(jing)的(de)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)利用技術之一。其在不(bu)(bu)增加系統不(bu)(bu)確定性的(de)前提下，利用蓄熱(re)系統(thermal energy storage，TES)使太陽(yang)能(neng)(neng)成為可調(diao)度資源(yuan)。同時(shi)，光熱(re)電站具(ju)有靈活的(de)調(diao)節特性，將(jiang)其與風電相(xiang)結(jie)合，可以(yi)降低系統出(chu)力(li)的(de)不(bu)(bu)確定性并提高可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)消納能(neng)(neng)力(li)。此外，隨著(zhu)電力(li)市(shi)場的(de)逐漸開(kai)放，可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)參與市(shi)場競價也是其日(ri)益(yi)發(fa)(fa)展趨勢。

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)站(zhan)由光(guang)場(solar field，SF)、蓄熱(re)系統和功率(lv)轉換模(mo)(mo)塊(power block，PB)組成，不(bu)同模(mo)(mo)塊之間由傳(chuan)熱(re)流體傳(chuan)遞能(neng)量。SF將太陽直接(jie)輻(fu)射轉化(hua)為(wei)熱(re)能(neng)，并將獲得的(de)熱(re)能(neng)一部(bu)分傳(chuan)遞至PB轉化(hua)為(wei)電(dian)(dian)(dian)輸出(chu)功率(lv)，另一部(bu)分存(cun)儲于TES中。研究(jiu)CSP電(dian)(dian)(dian)站(zhan)的(de)前提是建(jian)立(li)較為(wei)合適(shi)的(de)模(mo)(mo)型，因此(ci)，本文首先根據CSP電(dian)(dian)(dian)站(zhan)各(ge)組成部(bu)分構建(jian)了較為(wei)詳細的(de)運行模(mo)(mo)型。

圖1：聚(ju)光型太陽能電(dian)站(zhan)示(shi)意(yi)圖

2)聚光型太陽能電站與風電場聯合競價策略

風(feng)電(dian)受氣壓、地形和高(gao)度(du)等多種自然因素(su)的影響，其(qi)出(chu)力(li)具有隨機(ji)性(xing)、波(bo)動(dong)性(xing)和間歇性(xing)。本文通(tong)過光(guang)熱(re)電(dian)站來為風(feng)電(dian)場(chang)(chang)提(ti)供平抑出(chu)力(li)波(bo)動(dong)的備用容量，通(tong)過調整CSP電(dian)站的出(chu)力(li)狀態，來減小風(feng)電(dian)場(chang)(chang)競標出(chu)力(li)和實際出(chu)力(li)之間的偏(pian)差。此外(wai)，光(guang)熱(re)電(dian)站作為價格(ge)接受者，根(gen)據(ju)其(qi)光(guang)照資源以(yi)及(ji)輔助市場(chang)(chang)價格(ge)在不同服務(wu)不同時段中優化其(qi)出(chu)力(li)，以(yi)獲得(de)更高(gao)的利潤。

3)聯合系統優化運行及競價模型

在聯(lian)合(he)系(xi)統參與電力市場(chang)競價時需要同(tong)(tong)時考(kao)慮市場(chang)價格及可再生能(neng)源的(de)不確(que)定性(xing)(xing)。由于這兩種(zhong)不確(que)定性(xing)(xing)對于聯(lian)合(he)系(xi)統的(de)投(tou)標決(jue)策來(lai)說(shuo)具有不同(tong)(tong)的(de)意義，因(yin)此本文分別采用(yong)場(chang)景法和機會約(yue)束規劃(hua)來(lai)進行描述，并采用(yong)解析(xi)法將不確(que)定的(de)概(gai)率約(yue)束轉化為確(que)定性(xing)(xing)的(de)等價形式。以聯(lian)合(he)系(xi)統收益最大(da)為目(mu)標，建立聯(lian)合(he)競價模(mo)型。

4)算例分析

為驗證本文所提(ti)模(mo)型(xing)的有效性，將(jiang)聯(lian)合競價(jia)模(mo)式與(yu)單獨競價(jia)模(mo)式進行(xing)對比。算例分析可得，光熱電(dian)站與(yu)風電(dian)場(chang)聯(lian)合參與(yu)競價(jia)在資源利用方(fang)面(mian)更(geng)(geng)具優勢，在一(yi)定程(cheng)度上能緩解棄光限電(dian)的現象。此(ci)外，由(you)于(yu)(yu)光熱電(dian)站能為風電(dian)場(chang)提(ti)供備用容量用于(yu)(yu)平抑出力波動，因(yin)此(ci)在經濟性上也(ye)更(geng)(geng)具有優勢。

表1：聯合競價(jia)與單獨競價(jia)的經(jing)濟(ji)性對比(bi)

可再生能(neng)(neng)源參與(yu)電(dian)(dian)力(li)(li)市場(chang)(chang)競價(jia)是其日益的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)趨勢。但可再生能(neng)(neng)源出(chu)(chu)(chu)力(li)(li)具(ju)有不確(que)定性(xing)，很大程度(du)上阻礙了其在電(dian)(dian)力(li)(li)市場(chang)(chang)中的(de)(de)(de)(de)應用。聚光型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)熱發(fa)電(dian)(dian)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)快速發(fa)展(zhan)為(wei)解(jie)決此問題提(ti)(ti)供了新(xin)的(de)(de)(de)(de)思路。本文提(ti)(ti)出(chu)(chu)(chu)了將(jiang)CSP電(dian)(dian)站與(yu)風電(dian)(dian)場(chang)(chang)聯(lian)合參與(yu)電(dian)(dian)力(li)(li)市場(chang)(chang)競價(jia)的(de)(de)(de)(de)想法(fa)。利(li)用CSP電(dian)(dian)站來平抑風電(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)(chu)力(li)(li)波(bo)動，構建了聚光型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)站與(yu)風電(dian)(dian)場(chang)(chang)聯(lian)合優(you)化運行(xing)及競價(jia)模型(xing)。通(tong)過算例(li)驗證說(shuo)明了所(suo)提(ti)(ti)模型(xing)和方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)可行(xing)性(xing)與(yu)有效性(xing)，得出(chu)(chu)(chu)以下結(jie)論(lun)：

1)所建立的CSP電(dian)站(zhan)運行(xing)模型(xing)能較好的反映出其內(nei)部的能量流(liu)動過程及運行(xing)狀態(tai)，該模型(xing)對聚光(guang)型(xing)太陽(yang)能電(dian)站(zhan)后(hou)續的研(yan)究和發展具有一定的借鑒(jian)意義。

2)將CSP電(dian)(dian)(dian)站與風電(dian)(dian)(dian)場聯合運行，通過(guo)CSP電(dian)(dian)(dian)站來為(wei)風電(dian)(dian)(dian)場提供(gong)平抑(yi)出(chu)力波動的備用容量，能(neng)夠協調太(tai)陽能(neng)和(he)風能(neng)兩種可再生能(neng)源，減少發電(dian)(dian)(dian)的不確(que)定性。

3)所構建的聚光(guang)型太陽(yang)能(neng)電(dian)站與風電(dian)場(chang)聯(lian)合(he)優化運(yun)行及競(jing)價模型，將可再生能(neng)源與電(dian)力市(shi)場(chang)結合(he)起來，達(da)到了(le)促進(jin)可再生能(neng)源的消納和提(ti)升系統經濟(ji)性的目(mu)的。