构建以新能源为主体的新型电力系统是助力实现“双碳”目标的重要举措。然而，新能源发电具有很强的不确定性。作为应对举措，在电能量市场之外，电力系统运营商还会组织备用辅助服务的出清，预留发电机组的部分容量作为备用，并在发生故障或负荷与新能源的功率偏离预测时调用备用，实现机组出力的再调节，从而维持电力系统的实时能量平衡。然而，传统的备用市场实践中常采用确定性模型分区出清备用，其依赖于按照人工经验设置的备用分区方案与备用需求参数，不能保证非基态场景下输电线路有充足的容量将备用调用至需要处，同时无法应对不断提高的系统不确定性风险。

图1.备用对电力系统能量平衡的贡献

近日，清华大学深圳国际研究生院郭烨团队在电能量-备用市场联合出清与定价方面的研究取得新进展，有效解决了上述问题。团队提出了基于场景模拟的电能量-备用联合优化模型，将可能的故障与预测偏差建模成若干非基态场景，在最小化系统总体期望成本的同时，实现了备用的自适应按需出清，保证了任意场景下备用的可调用性，避免了经验性的备用分区和备用需求设置。

在此基础上，考虑到多时段下电能量与备用在机组爬坡能力方面具有的耦合关系，针对传统电能量与备用一致性定价下可能导致的机组欠补偿问题，团队进一步建立了电能量与备用的多时段联合滚动出清框架，创造性地提出了电能量与备用的准一致性边际定价，突破了传统一致性定价理论的思维局限，揭示了电能量与备用这两种商品所具有的同-异质性，解决了传统一致性定价下机组激励不相容的问题，保证了多时段下的全局市场均衡与机组的成本回收、诚实申报。

图2.电能量与备用的爬坡耦合关系

图3.电能量与备用的多时段联合滚动出清框架

图4.所提模型与传统确定性模型的比较：前者显著降低系统成本

图5.所提准一致性定价与传统一致性定价的比较：前者保证激励相容

相关研究成果分别以“基于场景模拟的电能量-备用联合出清与定价”（A Scenario-oriented Approach to Energy-Reserve Joint Procurement and Pricing）和“不确定性下的电能量-备用多时段联合滚动调度与定价”（Multi-Interval Rolling-Window Joint Dispatch and Pricing of Energyand Reserve under Uncertainty）为题，分别发表于国际学术期刊《IEEE电力系统汇刊》（IEEE Transactions on Power Systems）和《应用能源》（Applied Energy）。

清华大学深圳国际研究生院2021级电气工程专业博士生石剑涛为论文第一作者，清华大学深圳国际研究生院副教授郭烨为论文通讯作者。论文作者还包括清华大学电机工程与应用电子技术系教授孙宏斌、吴文传和清华大学深圳国际研究生院助理教授沈欣炜。该研究由郭烨主持的两项国家自然科学基金面上项目支持。