计及储能寿命与调频性能的风储联合投标模型及算法

风电与储能联合投标可有效应对风电的随机性,提高风电与储能的综合效益.文章针对电力市场环境下风储联合投标的模型与算法问题开展研究.首先,详细考虑储能电池循环寿命、风储联合调频性能、风储联合运行条件及电力市场方面的约束,建立风储联合参与电能量市场和调频市场的投标模型.然后,将所提模型转化为马尔科夫决策过程,并提出一种改进动...     

计及不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略

风电出力的强不确定性严重阻碍了电力市场上报计划的精准执行,由此产生的偏差功率可能使风储联合系统背负高额的偏差惩罚和弃风损失。为了减小投标决策失误导致的经济亏损,建立了一种风储联合系统多时间尺度市场投标模型。借鉴美国现有的市场机制,建立风储联合系统参与能量市场和调频辅助服务市场的收益、成本模型;为了提升风储联合系统投标策略的准确性,基于Copula函数对风电出力不确定性进行量化建模,以此为基础预留部分储能出力能力,从而降低由偏差功率产生的经济性风险;以风储联合系统的预期净收益最大为目标,制定能量市场和调频辅助服务市场的日前投标策略,并在日内阶段根据超短期风电预测数据修正投标决策,提出一种考虑风电出力不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略。基于我国某实际风储联合系统进行算例分析,结果表明所提策略能够有效提高风储联合系统的经济收益,避免资源浪费。     

现货市场环境下基于深度强化学习的光储联合电站储能系统最优运行方法

光伏-储能联合电站不仅能够有效减少光伏实时出力偏差,也是一种能够提供电能量和调频辅助服务的潜在市场主体。为实现上述3类目标,与光伏出力协同的储能电量调度策略至关重要,然而目前大部分光储联合电站的储能电量调度策略无法同时协调降低光伏实时出力偏差和参与电能量与调频辅助服务市场3种决策;另一方面,电力现货市场价格与调频信号不确定性及储能电量调度策略将光储联合电站储能运行优化问题转化为一个随机动态非凸优化问题,现有相关研究大部分利用随机场景法或智能算法处理非凸优化,所获得的储能运行方案存在一定的局限性,且难以根据实时数据动态制定运行方案。因此,提出一种现货市场环境下基于DQN(deep Q-network)的光储联合电站储能系统优化运行方法,该方法克服了非凸优化难题,结合所提储能电量闭环调度策略能够实现光储联合电站在考虑偏差考核成本、电能量收益、调频辅助服务收益下的储能系统小时级动态优化运行,进而最大化光-储联合电站的经济收益。测试算例通过实际市场数据验证了所提方法的可行性和有效性。     

双结算模式下风储一体化电站两阶段市场投标调度策略

随着中国电力现货市场建设进程不断加快,风电等新能源参与现货市场竞争已成为趋势,风储一体化电站作为未来风力发电站的一种发展形式,可以通过合理调控实现最大化收益。基于中国电力现货市场初期,双结算模式和偏差考核长期并存的结算规则,综合考量发电商在日前市场的投标收益以及在实时平衡市场的机会收益,建立了考虑储能寿命影响的风储一体化电站参与日前市场投标模型和实时平衡市场滚动自调度模型,以实现现货市场全出清尺度的决策优化。然后,采用随机-鲁棒相结合的建模方法描述日前、实时电价和风电出力的不确定性以优化决策效果。在此基础上,研究了储能寿命模型、鲁棒控制系数和发电预测能力对收益的影响,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

计及风险备用的大规模风储联合系统广域协调调度

基于随机规划思想和风险决策理论,提出一种计及风险备用的风储联合运行系统广域协调调度方法。协调模型采用双层优化方法实现发电计划优化子问题和备用容量优化子问题的分解协调和迭代求解,降低了随机机组组合模型的计算规模和求解难度。外层优化计及风电波动性采用确定性机组组合模型计算日前发电计划;内层优化基于条件风险价值计算风电预测误差引起的系统风险备用容量,并采用所提出的风储协调策略实现多风电场储能系统之间的协调调度以降低系统备用需求。采用增加了2个风电场的IEEE 30节点系统进行仿真,分析了大规模风电并网系统中储能系统的最优应用模式,并验证了所提协调调度策略在提高风电消纳能力方面的优越性。     

基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频策略

在风电场中配置储能系统构成风储联合系统可有效提高对电网主动支撑能力，在满足电网一次调频需求的同时还可以提高风电利用率，增加风电场的经济效益。以双馈风机(double fed induction generator,DFIG)与超级电容储能为例，基于不同风速下DFIG参与调频能力，提出了一种风储联合系统参与电网一次调频的控制策略。考虑风速、频差变化率和频率偏差3个因素设计多变量模糊逻辑控制器，实现风储功率的合理调配，根据储能系统的荷电状态(state of charge,SOC)动态设置DFIG调频备用容量，提升不同风况下风储联合系统的一次调频能力。最后，在MATLAB/Simulink仿真平台对所提策略有效性进行验证，结果表明，所提策略在提升风储联合系统一次调频能力的同时，实现了风储调频功率的合理分配，减少了弃风及风机出力振荡风险，改善了系统的频率稳定性。     

计及电价不确定性和损耗成本的储能竞价策略

储能是促进新能源消纳、提高电力系统稳定性和灵活性的有效措施。然而储能参与电力市场的策略极其复杂,现已成为实现储能商业化应用的关键问题之一。文中提出储能在日前和实时市场价格不确定环境下考虑循环损耗成本的最优竞价策略。为权衡储能多次循环增加的售电利润和损耗成本,在制定储能竞价策略时,将其循环损耗成本的影响计及在内,并充分考虑电池充、放电深度对循环损耗成本和利润的影响;在日前市场中建立电价-电量投标模型,对电价和电量同时进行投标以充分考虑电价不确定性;在实时市场中建立电量投标模型对日前市场投标进行弥补修正,使竞价策略更加合理与优化。算例验证了所提储能竞价策略的有效性,并说明所建模型可以确定最优电池充、放电深度。     

基于变寿命模型的改善风电可调度性的电池储能容量优化

基于风电接入技术准则和电网调度需求,对风电场日前调度功率值予以优化,并通过电池储能弥补实际风电出力与该调度参考值间的差值,从而改善风电的可调度性。从能量吞吐量角度出发,建立电池储能实际使用寿命评估模型。基于该模型,以风储联合系统年收益最大为目标,提出综合考虑风电调度功率优化和变寿命特性的电池储能容量优化模型。以某风电场年历史出力数据为例,对电池储能功率/电量容量进行协调优化,仿真结果验证了所提模型的有效性。     

计及市场收益的含储能火电厂日前-日内两阶段优化调度方法

火电厂的市场收益主要包括电能收益与备用收益,机组容量的分配是影响市场收益的重要因素之一,因此提出考虑优化机组容量分配的日前-日内两阶段优化调度方法。分析储能参与电力调度的机理,量化储能可用备用容量,以减小机组爬坡频次、提高机组发电利用率为目标,建立含储能火电厂日前与日内两阶段优化调度模型。采用拉格朗日松弛法对模型进行处理,基于市场边际电价理论求解容量价格与电量价格,并计算火电厂总售电收益。在安装储能与否的两种场景中进行算例分析,结果表明,在火电厂侧安装储能可以有效提高机组发电利用率,增加火电厂收益。     

基于虚拟同步机技术的风储系统协调调频控制策略

为了充分发掘风电机组调频能力,考虑传统储能系统直接补偿风电场二次频率跌落调频控制策略存在储能系统容量需求高、经济性差的缺点,该文提出一种基于虚拟同步机（VSG）技术的风储系统协调调频控制策略。首先,在风储VSG系统结构基础上建立风储VSG数学模型,并分析风储VSG调频特性;其次,依据储能系统数学模型研究储能系统VSG调频控制方法;然后,综合考虑风电场与储能系统出力特点,提出基于风电惯量释放和储能稳态支撑的风储协调控制策略,通过风电场与储能系统并行出力的方式,在降低储能系统容量需求的同时充分发挥风电机组短时功率支撑的作用;最后,通过仿真分析可知,采用该文控制策略可在稳定系统频率的基础上大幅降低储能系统容量配置,提高风电场调频经济性。     

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。     

考虑储能参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型

备用容量可以有效应对不确定性风险,能够保障园区综合能源系统的安全运行。然而,以往研究主要利用发电侧备用能力来应对不确定性风险,未能考虑储能装置等其他柔性资源的备用作用。因此,文章提出一种考虑储能装置参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型,园区内部通过电储能装置、柴油发电机与热电联产机组提供备用容量平抑内部风光荷的波动性。为了平衡备用配置对于园区综合能源系统运行安全性与经济性的影响,引入机会约束规划方法构建计及可再生能源和负荷不确定性的概率备用配置模型,并将备用配置模型嵌入到日前优化调度模型中以提升日前能量与备用决策计划的合理性。基于离散化步长变换法和随机模拟方法将原来非凸机会约束规划问题转化为可求解的混合整数线性规划问题。仿真结果表明,储能装置参与备用配置可以提升发电机组运行的灵活性,从而提升系统运行的经济性;通过向上、向下调节备用约束成立的置信水平可以改变园区备用决策的保守程度,从而平衡系统运行的经济性与可靠性需求。     

储能系统参与多应用场景的协同运行策略

风电出力与负荷需求的时序关系导致仅用于风电消纳的储能具有闲置的时段和容量,故其利用率低、经济效益不佳.针对该问题,探讨了利用此类储能的闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场的可行性和兼容性,并提出储能系统参与3种应用场景的协同运行策略,以提高储能利用率.首先,通过最优机组组合问题研究储能用于促进风电消纳的运行计划.然后,优化利用储能闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场,修正储能系统运行计划.此外,在储能投标备用容量时设置预留容量空间以保证备用可用.算例仿真验证了该方法可显著提高储能运营收益,并分析了储能初始荷电状态、容量和功率对各应用场景下收益的影响.     

考虑时间相关性的风储系统多模式协调优化策略

基于考虑风电预测误差时间相关性的不确定性场景,将能量型储能同时应用于削峰填谷和计划跟踪两种模式,提出了风储联合系统多模式协调优化模型。同时,针对风储联合运行的大规模混合整数规划问题,提出储能调峰容量系数的概念,用于构造两层迭代优化算法,对模型进行快速求解,并可对储能在不同模式的容量分配进行量化评估。基于实际数据进行了计算机仿真验证,仿真结果表明,风储联合系统的最优运行模式受上网电价、惩罚价格以及风电随机特性等因素的影响;而所提出的模型可实现储能有限容量在不同模式间的合理分配和高效利用,为研究风储联合系统运行特性、与电网进行协调调度提供了重要的参考信息。     

基于云储能租赁服务的风储参与能量–调频市场竞价策略研究

随着可再生能源渗透率的不断提高,新能源将承担部分调频任务。然而风电出力的不确定性极大地限制了其所提供的调频辅助服务利益最大化。提出了一种云储能租赁机制以降低风电的投标偏差惩罚并提高云储能聚合商的收益。在该机制下,风电首先提出租赁储能容量与额定功率的需求,云储能聚合商合理组合实际储能以满足风电需求。进一步提出风储协调策略,使风电可利用租赁储能实现风储联合投标利益最大化,而云储能聚合商将剩余的云储能通过最优组合参与电力市场投标。引入鲁棒优化模型以计及风电与市场价格的不确定性。最后利用实际风电出力和储能数据以及PJM市场价格验证了所提出的租赁机制、风储协调策略与最优组合策略的正确性与优越性。     

计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略

为了有效地平抑风电场的功率波动,提高风电场的并网特性,增强风电场并网运行的经济性和可靠性,提出了一种计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略。首先,从经济学角度分析储能系统的充放电特性,考虑不同控制方式对储能系统寿命的影响;其次,采用分层-分区控制方式对风储电站进行协调控制,上层根据电网调度需求,考虑分时电价政策对集中式储能和整个风电场级进行协调功率控制,下层考虑区域内分布式储能和多台风电机组间的协调功率控制;最后,采用改进遗传算法对分层优化控制模型求解。结果表明:所提出的基于储能寿命损耗的风储电站优化控制方法实现了风储电站中储能系统及风机出力的合理分配,在延长储能寿命的同时提高了电网对风电的消纳能力,使得整个风电场运行经济性显著提高。     

面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

计及能量-备用联合市场交易的含储能主动配电网运营策略

随着增量配电网运营权的全面放开以及电力市场化改革对储能的政策支持,深挖储能运行潜能,探讨其助力配电系统运营商协同参与电能量市场和备用市场的兼容性和运行模式,提升分布式储能利用率和配电网运行经济性是当前亟须解决的重要问题。针对分布式储能存储容量限制以及在主动配电网中的运行环境,分别建立备用可用性和可达性约束,提出了一种计及储能参与能量-备用联合市场交易的主动配电网运营策略。首先,阐述了以配电系统运营商为主体的总体运营模式。然后,对储能系统备用能力进行建模,量化储能容量限制下的备用连续调用能力以及潮流约束下能够送至根节点的备用容量。最后,考虑储能参与电能量市场以及备用辅助服务市场的能力,建立市场环境下主动配电网双层优化调度模型,以提升配电系统运营商的运营经济性及储能的利用率。仿真结果证明了所提策略的有效性。     

考虑动态备用需求曲线的电能量-备用耦合出清模型

电力市场中,价格帽等原因会导致缺失收入(missing money)和发电容量充裕度不足等问题。以美国得克萨斯州为代表的备用需求曲线是国外电力市场解决此问题的成熟方法之一,但得克萨斯州的曲线是相对静态的曲线,且备用价格增量推导原理未明确公开。为此,文中通过考虑可再生能源、负荷预测的不确定性,以及不同品种的备用产品,制定动态备用需求曲线。基于电能量-备用耦合现货出清模型,推导了考虑备用需求曲线的现货价格公式,并分析了国外现有机制忽略的备用价格增量高阶项问题,并通过中国华东某省数据进行验证。结果表明,备用需求曲线可以体现稀缺定价,通过备用价格增量动态反映可再生能源、负荷等波动下的系统实时容量充裕度情况。通过稀缺定价机制可以合理提高电厂收入,有利于保障系统充裕度。     

基于误差分配原则的发电侧共享储能容量规划研究

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略.首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型.考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相关特性的风群联合大容量共享储能参与能量/调频市场的容量规划模型.通过所提策略计算风储联合系统的最优储...