光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略EI北大核心CSCD

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

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。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

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。     

风电-储能参与调频的高比例风电电力系统运行经济性分析

随着风电在电力系统中占比的提高,风电出力的不确定性使得电力系统的频率稳定问题日趋严峻,传统机组需要预留调频备用容量以应对负荷和风电不确定性所带来的频率波动,造成在负荷低谷时期弃风情况严峻的现象。变速风电机组通过减载的运行方式参与电网调频能够有效地缓解传统机组的调频压力。为此,首先基于可变速风电机组的超速控制以及桨距角控制方式,提出了风电机组在全风况下减载运行的控制策略。其次,构建了考虑风电-储能参与调频的风-火-储联合系统优化调度模型,基于机会约束条件设置系统调频备用约束,考虑风电动态减载参与调频的运行方式,对风电的减载率进行优化。最后,通过算例验证了所提方法能够有效促进风电的消纳,提升系统运行的经济性。     

风电参与能量—调频联合市场的优化策略

设计合理的市场机制,允许风电自行选择参与能量市场与调频市场,将有助于缓解系统调频压力,并提升风电自身收益。考虑调频资源的调频性能、按调频质量结算是调频市场的主要特征,而风电的调频性能指标受到其投标策略和风电出力的影响,是一个动态变化的参数。为此,文中开展了风电参与能量—调频联合市场的优化策略研究,提出了考虑调频性能指标与偏差惩罚机制的能量—调频联合市场机制。对风电的调频性能指标进行了建模分析,提出了调频性能指标的估值方法,建立了所提出市场机制下的风电最大收益模型,并给出了求解风电参与能量—调频联合市场的最优投标策略的方法。算例分析表明,调频性能收益是激励风电调频的重要因素,而在投标决策中精确地对调频性能指标进行动态估值,将有助于提升风电的预期收益。     

基于波动性分析的调频辅助服务需求计算与应用

调频辅助服务需求是电力系统调度运行中调频辅助服务调用的基础数据,更是调频辅助服务市场的交易标的,准确计算该需求是组织调频辅助服务市场交易的前提。提出了基于波动分布图的数据波动性分析方法和基于"二八原则"的数据波动性评价指标计算方法;根据调频辅助服务需求的物理概念,设计了基于波动性分析的调频辅助服务需求计算方法,实现了风电、光伏等新能源参与下电力市场调频辅助服务需求的规范化计算框架。以该计算方法在某省电网调频辅助服务管理系统中实际应用的效益为例,验证了该计算方法能够满足电网实际运行要求,为新能源参与消纳提供了良好条件,提升了调频辅助服务资源利用率。     

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。     

基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统调频优化策略

与传统火电系统参与调频相比,利用风火储联合系统进行调频在风电消纳率、节能减排等方面有天然的优势。然而,风电的不确定性波动对风火储联合系统参与调频的策略制定提出了挑战。因此,文章提出了一种基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统参与频率调节的优化策略。根据风火储联合系统参与一次调频的工作原理,搭建了含RMPC的风火储联合系统调频框架;分别建立风、火、储的响应模型,计及各元件运行限制与系统一次调频功率平衡等多重约束,构建以风电机组出力不确定性最大的情况下使系统调频成本最低的双层鲁棒优化模型;采用强对偶理论实现min-max双层鲁棒优化模型的单层化,同时采用前向差分法对风电出力和负荷波动的不确定性约束进行线性化改进,实现模型求解的加速;在MATLAB/Simulink中对所提的优化策略进行算例求解分析,证明了所提方法的调频效果具有显著提升。     

园区光储多场景协同优化运行策略

光伏园区配备储能可以减小光伏出力的波动性并提高光伏消纳率,除此之外储能的裕量还可以同时参与其他的应用场景,提升光储系统运行经济性。为此以园区光储运营商的收益最大为目标,以光储功率和负荷侧功率为约束条件,提出了储能同时参与3种应用场景,即平抑波动、能量时移、调频市场时的协同优化策略。研究了市场价格因素对于收益、支出和弃光率的影响程度以及对策略倾斜度的影响。算例分析表明,所提协同优化策略可在提高园区光储运营商收益的前提下减小园内用户的支出并提高光伏消纳率,为运营商在面对市场波动的决策处理时提供了理论依据,进而推动光储园区建设的发展。     

考虑机会约束的多站融合储能配置与优化运行策略

随着能源行业的发展,多站融合逐渐成为能源互联的重要支撑,光伏电站出力的随机性和波动性对多站融合的可靠性带来了不利影响。针对此,综合考虑分时电价和光伏出力不确定性的影响,建立储能电站的循环充放电寿命模型,通过机会约束规划确定储能电站最佳配置策略;分析考虑光伏电站出力不确定性对储能容量配置的影响,确定储能电站的运行优化策略。最后,通过算例验证考虑机会约束的储能电站容量优化配置和最佳运行策略的有效性和经济性。     

考虑能量-调频辅助服务下的用户侧储能经济运行策略

目前用户侧储能的投资回报期一般长达6～7年。为进一步提升用户侧储能经济运行收益,提出一种电能量和调频辅助服务市场规则下的经济运行策略。首先综合考虑峰谷价差套利和参与调频建立用户侧储能经济收益模型;其次,分析电力用户生产运行需求并建立用户侧储能运行约束;基于此,提出用户侧储能的两阶段经济运行策略,在日前给出用户侧储能最优调频容量申报量,在日内基于改进直接前瞻方法滚动优化用户侧储能充放电功率,提高整体运行经济性。最后,仿真结果表明所提策略能够有效提高用户侧储能运行经济性。     

考虑用户积极性的电动汽车与机组联合调频的两阶段随机优化调度模型

风电、光伏等间歇性电源的大规模接入,给电网的安全稳定运行带来了诸多影响,如电力系统调频压力显著增大。传统的火电机组提供调频辅助服务受到爬坡约束限制,存在调节速率低、加速机组老化等缺点,难以满足调频需求。电动汽车(electricvehicle,EV)可受电网直接控制参与车网互动(vehicle-to-grid,V2G),具有迅速响应系统指令,提供调频辅助服务的能力。为更好地匹配电力系统的调频要求,在考虑电动汽车用户行为特性的基础上,提出考虑用户积极性的电动汽车与机组联合调频的两阶段随机优化调度模型,实现火电机组调频容量大、调频速度慢及电动汽车调频容量小、调频速度快的优势互补。采用动态场景法以广东电网的调频信号数据作为输入生成动态场景集在IEEE39节点系统进行仿真分析,验证了所提调度模型的正确性与有效性。     

独立储能参与调频辅助服务市场机制设计

在能源绿色低碳转型的大背景下,电力系统的调频缺口日益增大。储能在调频辅助服务市场中具有较大的性能优势,合理的市场机制可以正确引导储能有序提供辅助服务并获得收益。为此,设置了调节精度、响应时间、调节速度调频性能指标,并引入效率因子来体现快速调频资源的优势,鼓励市场积极引入储能类优质的调频资源,以优化配置系统中的调频资源。考虑储能的实时荷电状态,设置容量均衡因子来调整储能的报价策略,并对比分析了有、无储能场景对系统调频的影响,客观剖析了独立储能参与调频辅助服务市场存在的优势以及需要完善的问题。通过实际算例验证了所提机制的有效性。     

电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略

随着电力市场改革的推进,电动汽车(EV)接入电网可作为分布式储能设备提供与电池储能类似的调控能力,探索电动汽车集群(EVA)参与电力辅助服务市场的潜力,可带来增长车主在电力市场盈利和提升电网安全经济运行的双重效益。首先,提出了一种EVA参与多品种电力市场交易的调控与市场收益评估方法,在满足用户多样化充电需求的同时,提出了EVA参与日前能量市场和调频辅助服务市场的协同充电优化策略。然后,根据不同时段EV提供的调频能力,构建EVA参与电网调峰调频的控制系统分析频率响应效果。最后,应用PJM调频市场机制进行算例分析。该策略在考虑性能得分的情况下,同时考虑了容量收入和里程收入,最终结果表明EVA调频效果显著,并且有效提升了EVA参与电力市场调节的经济性。     

基于综合能源储能渗透率的碳排放调频辅助研究

“十四五”规划中强调未来我国的能源结构将发生变化,为降低碳排放量,风电、光伏等新能源装机容量将迎来大幅增长,系统的调频需求将进一步增加。调频辅助服务市场的定价及出清机制对电网调度和安全运行有着重大影响,合理的调频市场设计及定价机制有利于促进调频资源的优化配置,减少碳排放。考虑到储能资源具有良好的调频性能,文中主要探讨了联合出清模式下不同储能渗透率调频辅助服务机制。提出了含储能渗透率因子的调频市场的价格机制;以现有调频辅助服务市场为参考,提出基于层次分析法(APH)的调频性能指标计算方法。文章给出主能量市场与调频辅助服务市场的联合出清模型进行算例仿真,并与传统出清模型进行对比分析,验证了所提方法的有效性。     

考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略

随着储能辅助常规机组参与调频在电力系统中得到规模化的应用,如何制定合理的储能出力控制策略来实现储能和常规机组互补协调运行是储能调频应用中的关键问题。文中基于实时状态感知与综合研判,利用Logistic回归函数,构建储能自适应调频和自恢复储能荷电状态(SOC)两种工况的控制规律;将区域控制偏差信号划分成不同的状态区间以定量描述电网二次调频备用容量状态,得到电网调频需求和运行状态限制,兼顾储能调频能力及SOC自恢复需求,确定储能在不同区间上的出力目标和动作深度,实现储能和常规机组参与二次调频互补协调运行。在MATLAB/Simulink中构建储能参与二次调频两种典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在改善调频效果和储能SOC维持效果以及提高常规机组利用率等方面具有优势。     

基于频率响应特性的储能辅助电网调频方法

新能源渗透率的提高，增加了电网频率控制的复杂度，储能辅助电网调频能在一定程度上缓解该问题，但受储能运行的安全性与经济性约束，需要调频措施更具针对性。本文对此展开研究，提出一种基于频率响应特性的储能辅助电网一次调频方法。首先，在储能辅助电网调频模型基础上，选择惯性加下垂的储能辅助电网调频综合控制方法，通过电网频率变化率(rate of change of frequency，RoCoF)、频率偏差与调频需求的关联性分析，设计基于频率响应特性的调频需求分区规则；然后，根据不同调频需求对应的分区判断，对储能有功输出方式进行动态调整，以响应调频需求的不确定性；在此基础上，针对调频需求与储能出力需求、储能出力强弱与其循环使用寿命间的矛盾关系，通过多目标优化问题的设计与求解来予以平衡。最后，仿真结果验证了所提方法能够在保证电网调频效果的基础上，有效降低储能充放电深度。     

储能协助风电机组参与电网调频控制策略研究

风机通过电力电子设备连接至电网,当转子动能与系统频率解耦,无法为电网频率变化提供惯性支撑,随着系统中风电比例的增加,系统频率稳定受到严峻挑战。文中提出一种变系数综合惯性控制方法,风机能够根据频率的扰动灵活调节输出功率;在此基础上,提出结合桨距角备用控制协同调频方法,通过对风速的分段处理,使风电机组参与电网调频具有针对性;为进一步优化风电机组调频性能,风电并网系统增加了储能装置,通过对风储系统惯性进行详细分析,提出了一种风储系统联合调频控制策略,采用模糊控制策略对中高风速区间风储出力分配制定相应的规则,实时调节储能出力系数。最后对风储调频策略进行仿真验证,结果表明,所提方法能有效改善风电机组调频效果,保证高比例风电并网的频率稳定。     

风电企业与蓄热电采暖联合参与调频市场的运营模式

在电力辅助服务市场背景下，源荷两侧合作与利益博弈共存，现有研究缺乏风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性与经济性评价研究。在分析蓄热电采暖用户参与调频辅助市场的运行成本变化的基础上，建立了风电与蓄热电采暖用户联合运营参与调频市场的优化决策模型。该模型以风电企业利润最大化与蓄热电采暖用户成本减少量最大化为目标，并计及了蓄热电采暖与储能联合参与调频辅助服务和储能寿命损耗的影响。通过分析该多目标优化模型的帕累托解，论证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。以实际风电场运行数据为例，验证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。算例分析结果表明，相较于独立运营，联合运营模式下的风电企业利润和蓄热电采暖用户运营成本减少量均有所增加。