高比例风电渗透下容量市场与改进稀缺定价的"纯能量"市场对比研究

本文通过构建三阶段均衡模型，对比分析了风电渗透率10%-50%场景下容量市场（CM）与采用实时运行备用需求曲线（ORDC）改进稀缺定价的"纯能量"市场（EOM）的绩效差异。研究发现：容量市场会推高峰值机组投资和用户成本，且在输电阻塞时更易出现能量短缺；两种市场设计均存在收益不足风险，凸显了高比例可再生能源并网环境下电力市场设计定量分析的重要性。

　　

研究亮点

我们通过开发三阶段均衡模型，在风电渗透率10%-50%的背景下，对比了容量市场设计和采用改进稀缺定价的"纯能量"市场设计。第一个模型模拟了发电商在容量市场阶段的优化投资和报价决策，随后是两阶段能量市场的每小时调度决策。第二个模型中，发电商先进行容量投资决策，然后参与配备实时运行备用需求曲线（ORDC）的"纯能量"市场，通过备用供应获取额外收益。两种模型在相同测试系统中运行，并与确定最低成本新发电容量组合的基准模型进行对比。

主要发现

在所有风电渗透水平下，容量市场设计往往会导致更高的峰值机组投资和用户成本，同时保持相同的失负荷概率（LOLE）。当投资决策考虑低概率、高净负荷系统条件及输电阻塞时，投资水平更为接近，但由于位于网络阻塞区域的峰值机组投资减少，容量市场设计会出现更多能源短缺时段。两种市场设计都可能导致收益不足，特别是在输电阻塞和高风电渗透场景下。

案例研究设定

所有模型均假设完全竞争和风险中性，采用直流潮流近似计算输电网络功率流。针对每种市场设计和基准案例，我们设置了10%、30%和50%三种风电渗透情景，这些百分比代表系统中风电发电量的最大占比⁸。

研究结论

我们比较了两种资源充裕性市场设计（容量市场和采用动态ORDC改进稀缺定价的"纯能量"市场）在10%-50%风电渗透范围内的表现。研究开发了三阶段均衡模型，结果表明：容量市场会刺激更多峰值容量投资，但可能导致更高的系统成本和更频繁的能源短缺事件；而"纯能量"市场通过稀缺价格信号更有效地引导投资决策。输电约束会放大两种市场设计的差异，凸显了在高比例可再生能源系统中考虑网络约束的重要性。

（注：根据要求已去除文献引用标识，专业术语保留英文缩写并标注，使用^{标签处理上标）}