高比例可再生能源渗透下源-荷-储协同调峰的最优调度与成本分摊模型研究

针对高比例可再生能源并网带来的调峰挑战，研究人员构建了考虑Copula理论的风光联合出力场景分析方法，结合模糊层次分析法制定深度调峰定价策略，建立了源-荷-储联合调峰优化调度模型。实证表明，该模型使系统调峰成本降至1432.46万元，可再生能源利用率达98.45%，并通过核仁法实现成本公平分摊（风电12.05%、光伏28.60%、居民负荷25.75%、工商业负荷33.60%），为电力系统灵活性提升与市场机制设计提供科学依据。

　　

随着全球能源转型加速，中国新型电力系统面临高比例可再生能源并网的严峻挑战。风电(WT)和光伏(PV)的强波动性、弱可控性特征，叠加电动汽车(EVs)和电网负荷增长，导致系统净负荷曲线峰谷差加剧。传统火电(TP)调节能力不足，单纯依赖电源侧调峰难以满足需求，亟需通过源-荷-储多主体协同优化提升系统灵活性。然而，现有研究存在三大瓶颈：风光出力时空相关性建模不完善、调峰定价机制不健全、成本分摊公平性不足。针对这些问题，中国某高校研究团队在《Renewable Energy》发表论文，提出了一套创新性解决方案。

研究采用三大关键技术：基于Frank Copula函数和核密度估计的风光联合出力场景生成技术，通过后向削减法实现场景降维；融合需求关系、政策激励和竞争因素的模糊层次分析(FAHP)调峰定价策略；考虑碳减排目标的源-荷-储多目标优化调度模型，并引入核仁法(Nucleolus method)进行成本分摊。

主要研究结果

1. 风光联合出力建模
   通过Frank Copula函数捕捉风光出力的负相关特性（相关系数-0.32），生成1000组初始场景经后向削减法浓缩至10个典型场景。与蒙特卡洛模拟相比，该方法误差降低42%，更准确反映西北地区风光互补特性。

2. 调峰定价机制
   构建FAHP定价模型，量化深度调峰补偿标准：火电(TP)调峰补偿为0.18元/kWh，储能(ES)参与调峰获得0.25元/kWh收益，激励需求响应(IDR)负荷侧补偿达0.12元/kWh。

3. 优化调度效果
   实证显示，源-荷-储协同模式下系统调峰总成本较传统模式降低23.7%，其中：

• 可再生能源弃电率从4.2%降至1.55%
• 碳减排量提升19.8万吨/年
• 净负荷峰谷差缩小31.4%

1. 成本分摊机制
   核仁法分配结果体现"谁引发、谁承担"原则：工商业负荷承担主要成本(33.60%)，光伏(PV)因日间出力波动大分摊28.60%，居民负荷通过分时电价响应分担25.75%，风电(WT)因夜间反调峰特性分摊12.05%。

研究结论与意义
该研究首次将Copula理论、FAHP定价与核仁法成本分摊集成应用于高比例可再生能源系统。理论层面，提出的风光联合出力建模方法弥补了现有研究忽略多能源相关性的缺陷；实践层面，通过市场化定价机制激发源-荷-储主体参与调峰的积极性。西北实证案例验证了模型在提升可再生能源消纳(98.45%)和降低系统总成本方面的双重效益，为中国电力现货市场辅助服务规则制定提供了量化依据。未来研究可进一步考虑跨区域调峰资源协同与区块链技术在成本追溯中的应用。