储能参与现货电能量-调频辅助服务市场的交易决策研究

随着电力市场化改革的不断推进,储能资源作为独立市场主体提供调频服务,是解决系统调频能力不足的有效手段。构建双层交易决策模型对储能在市场中的交易决策行为和市场出清过程进行模拟分析。首先,提出储能参与现货电能量-调频市场交易的总体架构。其次,以电网侧储能电站为独立的竞价主体,构建了双层市场交易决策模型。上层以储能电站收益最大化为目标,决定储能电站的报价策略;下层实现电能量市场和调频辅助服务市场的联合出清。然后,应用KKT条件将该双层模型转化为单层模型,从而将所提模型转化为混合整数线性规划问题。最后,通过算例分析验证所提出交易决策模型的合理性与有效性。算例结果表明储能通过策略性报价在市场中获得更高的经济效益,且在调频市场中的收益占总收益的80%以上。     

电网侧储能电站参与现货联合市场的竞价策略

从电网侧储能出发,提出了一种储能参与现货市场联合竞价的双层Stackelberg博弈模型。首先,基于共享的概念将电网侧建设位置不限且分散、投资主体多样的储能电站组成联盟,实现资源统一调度,并以市场价格信号激励电网侧储能联盟参与日前电能量市场、调频辅助服务市场以及日内平衡市场竞价。其次,基于Stackelberg主从博弈,建立了以储能为竞价主体,兼顾收益与风险的现货市场联合竞价策略双层模型。上层以储能收益最大为目标进行策略性报价;下层以购电成本最小为目标进行日前多市场联合出清,以系统平衡成本最小为目标进行日内平衡市场出清。此外,引入多场景描述交易决策博弈过程中竞争对手的不确定性给储能收益带来的风险。最后,利用对偶理论和KKT (Karush-KuhnTucker)最优性条件,将双层模型简化为一个均衡约束数学规划问题,并通过算例分析验证了所提模型的可行性和有效性。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

考虑日前现货市场风险的电力负荷参与系统调峰控制模型

我国发布的“双碳”政策进一步促进了以风光电为主的新能源发展,高比例新能源并网的同时带来了系统调峰问题。为增加系统的调峰能力,将电力可调节负荷逐步纳入系统调峰,使电力负荷参与现货市场交易可达到间接调峰效果,但负荷参与现货市场交易存在一定的收益风险。为此,提出一种考虑日前现货市场风险的电力负荷参与系统调峰控制模型。首先,分析电力负荷参与系统调峰的作用机理。其次,在国内日前现货市场交易机制的基础上,基于VaR(Value of Risk)法与极值理论,对电力可调节负荷参与日前现货市场交易风险进行量化分析。基于此,同时考虑风光电出力与基础负荷的不确定性风险,建立考虑日前现货市场风险的负荷参与系统调峰双层控制模型,并通过KKT条件转化为单层混合整数线性规划。最后,通过实例仿真,验证所提模型的有效性。结果表明,所提模型在保证日前调峰效果的同时可提高负荷收益,为现货市场交易环境下的系统日前调峰提供可行的新思路。     

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。     

可再生能源消纳责任权重制下计及源荷储互动的电力市场均衡研究

由于可再生能源发电具有的不确定性与波动性,弃风弃光现象居高不下。可再生能源消纳责任权重制（renewable energy portfolio standard,RPS）试图通过规定供用电主体的消纳责任,保障可再生能源发电主体的经济运行。因此,分析RPS下电力市场中源荷储运行策略以及市场均衡状态变得尤为重要。基于电力现货市场与RPS规则,提出了用于分析RPS下电力市场中源荷储交互均衡的2阶段模型:下层模型考虑了可再生能源发电不确定性的日前现货市场出清模型和超额消纳量交易模型;上层模型中微电网基于下层模型的分时节点电价和超额消纳量交易价格,优化投资、交易、运行策略。文章使用对角化算法迭代求解上述双层均衡问题,并以IEEE 14节点为例验证模型和算法的可行性。结果表明微电网投资、运行和交易策略在RPS下发生显著改变,系统可再生能源消纳量显著提升。     

风光储联合发电站参与省间电力市场出清

以风电、光伏为主的可再生能源已成为中国重要的能源供应形式。为解决风光出力的波动性和间歇性问题,提出风光储一体化联合发电的概念。以风光储联合发电站为主体,研究其参与省间现货电能量市场出清的机制与模型。为提高风光消纳能力,减少弃风弃光现象的发生,提出在一次出清的基础上进行二次出清,改进已有的弃风弃光分段惩罚方法为互补变量式弃风弃光惩罚方法,设置风光储联合发电站出力优先级高于普通火电机组。最后基于互联的IEEE-39节点系统对所提机制进行仿真模拟,验证其有效性。     

美国PJM电力现货市场环境下需求响应机制分析与启示

需求响应参与电力市场交易,既有利于发挥其在电力资源优化配置的效果,促进需求响应项目的 可持续开展,也能改善市场价格形成机制,降低电力市场运行风险.总结了美国PJM现货市场环境下的需求响应机制与方法,论述了需求响应参与日前、实时电能量市场,备用和调频辅助服务市场的交易组织过程,重点分析了现货电能量市场中的需求响应机制设计原理;最后,结合我国电力现货市场的实际情况,分析需求响应机制对市场交易和调度运行的影响,提出了通过市场化手段促进需求响应项目实施的建议.     

可再生能源消纳责任权重制下电力市场优化决策模型

可再生能源消纳责任权重制与电力现货市场建设并行推进,实际消纳可再生能源电力将成为电力用户完成考核要求的主要完成方式,并且可再生能源电力也将逐步进入电力现货市场参与交易。基于以上框架建立了可再生能源消纳责任权重制下包含可再生能源日前市场、常规能源日前市场、实时市场的双层多主体优化决策模型,通过库恩-塔克(KKT)条件、强对偶定理、二进制拓展法等方法将其转化为混合整数线性规划模型来求解市场均衡点。算例分析探究了考核权重指标、绿色电力证书价格、可再生能源功率渗透率对市场均衡点的影响。分析结果表明,在市场均衡点日前市场中,可再生能源电力出清电价等于常规能源出清电价加上绿色电力证书价格,且随着可再生能源功率渗透率提高,电力现货市场出清电价呈现下降趋势。     

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automatic generation control,?AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。     

基于信息间隙决策的风火联合投标策略

发电主体联合投标策略可缓解可再生能源出力不确定性引起的现货市场投标偏差惩罚,推动可再生能源参与现货市场交易。但面对可再生能源出力和现货市场价格的不确定性,发电主体的风险倾向将直接影响联合投标策略的实施。在日前现货市场中考虑风电出力及出清价格的不确定性,针对作为价格接受者的风电场和含储热热电联产机组,建立风火联合投标策略,利用信息间隙决策理论描述不确定变量,并通过鲁棒模型和机会模型反映发电主体不同风险倾向。通过不同联合投标模式下收益敏感度分析研究联合投标可行性,反映联合投标优势,为发电主体选择联合投标合作伙伴提供策略参考,并利用Shapley值法对联合投标收益进行分配。算例结果表明,当发电主体均为鲁棒型或均为机会型时,联合投标具有可行性和策略优势;其他联合投标模式下,联合投标可行性须根据场景具体分析。     

储能电站参与能量-调频市场联合调度模式研究

随着电力市场改革的稳步开展以及储能技术的重大突破,储能电站作为交易主体参与电力市场交易机制的研究提上日程,成为进一步深化储能商业化运营亟待解决的重要问题。以美国加州调频补偿机制为应用背景,基于电力系统源-网-荷-储的协同特性以及储能电站的运行和调节特性,考虑储能电站调频容量与调频里程的耦合,构建了储能电站作为交易主体参加能量市场与调频辅助服务市场的联合调度模型。基于改进IEEE 39节点系统的算例对所提模型进行了验证,并对加州模式下,储能电站本身的运行特点及其对系统运行的影响以及储能电站参与能量市场和调频辅助服务市场的利益分配特点等进行了详细分析,对国外储能电站参与电力市场的成熟应用模式的国产化具有较好的启示作用。     

含双边储备市场及绿证交易的现货市场分析

构建适宜于清洁能源消纳的现货市场是当前我国电力市场的建设重点,提出一种含双边储备市场及绿证交易的现货市场交易机制。首先,引入促进风电并网交易的绿色证书交易机制。结合当前国内清洁能源市场形势,提出绿证强制交易配额制度,确定绿色证书交易数额及定价模型。其次,为减少风电因投标偏差产生的高额考核费用,引入风电商参与购售电交易的双边储备市场。在该市场机制下,火电商作为交易电量的提供者与风电商进行购售博弈。采用古诺模型和鲁宾斯坦模型相结合后的变形模型,对双边储备市场的交易电量和交易电价进行求解。然后,通过蒙特卡洛模拟和场景缩减技术模拟风电的实际出力,代入函数模型对发电商的利润进行求解。仿真结果表明,同时参与日前市场与双边储备市场进行交易的风电商可以合理规避偏差惩罚,同时各个发电商的购售利润均有提升,验证了所提模型的合理性和有效性。     

基于主从博弈的独立储能系统参与日前现货联合市场的交易策略研究

储能资源具有双向快速调节功率的能力，是优质的调频资源，其参与电力市场可以增加电力系统的灵活性。为了研究储能参与现货电力市场的交易策略，建立了独立储能系统参与现货联合市场的双层模型，独立储能系统作为上层领导者以实现自身收益最大为目标，调度和交易中心作为下层跟随者以实现购电成本最小为目标，进行Stackelberg主从博弈。然后，利用驻点法将双层模型简化为易于求解的均衡约束数学规划问题。最后通过算例对所提出的模型进行验证。     

考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场物理交割建模及快速求解算法

文章对带储能的风电参与中长期电能量市场化交易机制进行研究。基于市场建设的现实国情,在考虑了风-储系统的技术特性以及运行约束的基础上,针对带储能的风电场参与直接交易的模式,融合中长期-现货市场物理交割原理,建立了相应的中长期-现货市场联合出清的带安全约束机组组合模型,该模型本质上为一含随机变量的NP-hard复杂优化问题。为提高求解效率,文章进一步提出了基于典型日序列机组组合的快速简化算法,不仅有效解决了中长期电力市场运行中不同负荷曲线日期的机组爬坡衔接问题,而且大力提高了计算效率。基于IEEE 39节点系统算例仿真,本文所提的考虑风-储参与直接交易的中长期-现货市场联合出清模型及快速求解算法的有效性得到验证,且计算效率和相对误差均得到满足。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

面向灵活性的电能量与辅助服务日前市场联合出清模型

电能量和辅助服务日前市场作为支撑电力系统短期运行灵活性的主要交易平台,其出清模型关系到对灵活性资源的有效激励和利用效率。结合电力系统对灵活性电力资源的需求,分析了传统机组组合模型对灵活性资源利用效率的影响,提出了一种面向系统灵活性的日前市场联合出清模型。模型将爬坡变量纳入决策变量,考虑了机组启停过程出力、优化时间间隔、辅助服务调节方向等因素对系统灵活性的影响,实现了不同交易品种的联合出清。对含可再生能源、核电和储能系统的电力系统进行了案例分析,结果显示该方法可以体现不同灵活性资源的性能差异,更好地适应高比例可再生能源系统的需要。     

面向风电市场化消纳的现货电能量-辅助服务联合运营机制

为以市场化方式激励发电资源的灵活调节能力,提出基于爬坡容量校验的灵活爬坡辅助服务,并将其与市场化调频、深度调峰辅助服务相结合,设计面向高比例风电的现货电能量-辅助服务联合运营机制.对调频服务采用基于综合调频性能均值归一化方法调整机组的容量报价,以体现调频机组性能差异;对深度调峰辅助服务提出基于机组调峰能耗特性的分段报价机制,在充分挖掘机组调峰能力的同时保证其合理收益;对灵活爬坡辅助服务提出与电能量市场耦合的爬坡容量校验机制,通过"反复校验-添加约束"的方式提升系统爬坡能力以跟随风电不确定性引发的净负荷波动.构建现货电能量-辅助服务联合运营的出清模型,并采用等价线性化的方法将非线性模型转换成线性化模型,以提高模型求解效率.采用某省级电网实际数据验证了所提市场机制与出清模型的有效性.     

虚拟电厂参与日前电力市场的内外协调竞标策略

多主体虚拟电厂在参与电能量市场与调峰市场时,虚拟电厂运营商与外部市场、内部资源具有双侧互动特点,运营商的竞标决策需要考虑与外部市场和内部成员的协调配合问题。提出了一种虚拟电厂运营商对外参与电能量市场和调峰市场、对内与各成员协作配合的内外协调竞标策略。运营商对内部成员进行协调管理,对储能进行运行补偿,对风光进行全额消纳,通过主从博弈进行运营商与可控分布式电源、柔性负荷的价–量动态博弈。建立运营商与内部成员的多主体双层竞标模型,并采用粒子群算法和内点法联合求解。最后通过算例分析证明了所提策略的合理性与有效性。     

电力现货市场环境下虚拟电厂的优化调控策略

分布式能源因其容量小、地理位置分散的特点，无法独立接入电网，虚拟电厂作为独立调控主体能够聚合各类分布式能源参与电力市场交易。电力现货市场环境下，虚拟电厂的调控策略对其参与多品种交易的收益影响较大。为此，提出一种电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控策略。首先说明虚拟电厂参与多品种交易的调控流程；然后利用场景规划法和条件风险价值处理风电机组、负荷、电价和调频信号不确定性造成的影响；在此基础上，进一步地提出电力现货市场环境下虚拟电厂参与多品种交易的优化调控模型，利用分支定界算法求解模型得到最优调控策略；最后进行算例仿真。结果表明，所提的虚拟电厂优化调控策略不仅提高自身的经济效益，促进新能源的消纳，还减小系统削峰填谷压力，有利于系统安全稳定运行。