一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法与流程

本发明涉及电气工程，尤其涉及一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法。

背景技术：

1、“双碳”背景下，可再生能源在新型电力系统中的占比将会不断增大，这对电力系统的安全稳定运行提出了更高的要求。为了抑制可再生能源的随机性、波动性和间歇性，新型电力系统需要大量的灵活性资源参与调节。电化学储能技术作为技术较为成熟、应用比较广泛、成本不断降低的一类储能技术，能够实现电能的时空转移，适配可再生能源发电。电力体制变革的进一步推进，将会推动市场化机制和价格机制的储能政策和相关标准进一步落地,同时将为储能应用带来新一轮的高速发展。随着储能成本不断下降以及补偿机制的实施,电化学储能的规模将会实现两次飞跃：一是2022年突破10gw；二是在2023年接近或突破20gw。从预测的数据可知，全球各界对未来储能市场的繁荣发展具有信心。但是我国目前电化学储能电站的价格机制和成本疏导机制尚未厘清，电化学储能电站的经营情况不理想，阻碍了其投资积极性。随着我国电力市场的建设，电化学储能电站作为市场主体参与市场交易，自主决定运营策略将成为未来发展的新常态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，包括以下步骤：

3、(1)对电化学储能电站的市场价格进行预测并生成对应的电价场景；

4、(2)采用cvar风险模型量化电化学储能电站在电力市场交易中的cvar风险值；

5、(3)根据所述步骤(1)生成的电价场景获取市场收益，并根据所述市场收益和所述步骤(2)中的cvar风险值构建优化运营策略模型，其中，所述市场收益包括电能量市场收益和辅助服务市场收益；

6、所述优化运营策略模型的表达式为：

7、

8、其中，n为电价场景数目；πi为第i个场景的对应概率；cvar为条件风险值；fi为第i个场景的市场利润，该市场利润通过电能量市场、调频辅助服务市场、备用辅助服务市场的收益减去各市场中的充电成本获得；μ为风险偏好因子；

9、(4)确定所述优化运营策略模型的约束条件，其中，所述约束条件包括容量约束、功率约束和cvar约束；

10、(5)将所述步骤(4)中的约束条件中的非线性部分进行线性化处理，以将该优化运营策略模型转化为混合整数线性规划问题，并使用成熟的线性规划求解器gurobi进行求解，以获取最终的优化运营策略模型；

11、(6)根据所述步骤(5)中最终的优化运营策略模型获取不同需求时的充放电方案。

12、可选地，所述步骤(1)中对电化学储能电站的市场价格进行预测具体为：结合历史经验数据和误差模型，通过抽样和聚类得到典型的电价场景，并根据各时段的交易电量、电化学储能电站的被调用情况、边际出清电价等市场历史数据，将发电上网电价和调频里程电价各时段的电价采用正态分布的概率密度函数表示。

13、可选地，所述步骤(3)中，所述电能量市场收益具体为：电化学储能电站参与电能量市场时在电价较低时段充电，在电价较高时段发电，通过峰谷价差获利，以获取电能量市场收益。

14、可选地，所述步骤(3)中，所述辅助服务市场收益具体为：在调频辅助服务市场中，电化学储能电站能够获得调频容量收益和调频里程收益，其中调频里程电价由市场出清决定；在备用辅助服务市场中，一旦预留备用容量就会获得容量收益，在实时调度中被调用后还会获得电量收益。

15、可选地，所述步骤(4)中确定所述优化运营策略模型的约束条件具体为：

16、(a)容量约束：电化学储能电站的容量需要满足各时段的连续性以及最值约束，并在一天24h的周期内保持充放电量相等，表示为：

17、

18、其中，pte、ptc分别为t时段电能量市场中的发电量和充电量，ptre、ptrc分别为t时段提供调频辅助服务的发电量和充电量，ptr为t时段的备用预留容量，smin为最小库容容量，smax为最大库容容量，s0为初始库容容量，s24为第24h的库容容量，st为时段t的库容容量，η为电化学储能电站的能量转换效率，kr为充电调频和发电调频的容量转化系数；

19、(b)功率约束，表示为：

20、pmin≤pte+ptre+ptr≤pmax

21、pmin≤ptc+ptrc≤pmax

22、pmin≤0≤ptre≤γpmax≤pmax,pmin≤ptc≤pmax,pmin≤ptr≤pmax

23、0≤ptrc≤γpmax,0≤ptre≤γpmax

24、

25、其中，pmax、pmin为电化学储能电站充电和发电的限值，γ为电化学储能电站参与调频市场的上限比例；

26、(c)cvar约束：cvar表示收益尾部的期望值为在最不理想的情况下获得的最小收益，cvar约束的表达式为：

27、cvar＝e[fi|fi≤var]

28、

29、其中，β为α置信水平下的var值，[α-f(x,y)]+表示max[0,α-f(x,y)]，p(y)表示表示y的联合概率密度函数，w(x,y)表示损失函数。

30、可选地，所述步骤(5)中将约束条件中的非线性部分进行线性化处理具体为：引入二进制变量转化为下式：

31、

32、其中，bt为二进制变量，在抽水蓄能实施例中表示t时段抽蓄电站的状态；m为一个足够大的正数，ptd表示电化学储能电站在电能量市场的充电功率，ptrd表示电化学储能电站进行充电调频时的充电功率，pte为t时段电能量市场中的发电量，ptre为t时段提供调频辅助服务的发电量，ptr为t时段的备用预留容量。

33、本发明的有益效果是，本发明通过对电能量市场和辅助服务市场价格进行预测得到典型的价格场景，所提的优化运营策略模型能够获取各个典型价格场景中最大化最坏情况的市场利润；本发明结合cvar条件风险测度，研究不同风险偏好下运营决策的差异性，为电化学储能电站在不同类型市场进行容量分配时提供辅助决策；本发明分析了不同市场价格对电站收益的影响，有助于为电力市场容量价格的定价提供辅助决策。

技术特征：

1.一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中对电化学储能电站的市场价格进行预测具体为：结合历史经验数据和误差模型，通过抽样和聚类得到典型的电价场景，并根据各时段的交易电量、电化学储能电站的被调用情况、边际出清电价等市场历史数据，将发电上网电价和调频里程电价各时段的电价采用正态分布的概率密度函数表示。

3.根据权利要求1所述的电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述电能量市场收益具体为：电化学储能电站参与电能量市场时在电价较低时段充电，在电价较高时段发电，通过峰谷价差获利，以获取电能量市场收益。

4.根据权利要求1所述的电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述辅助服务市场收益具体为：在调频辅助服务市场中，电化学储能电站能够获得调频容量收益和调频里程收益，其中调频里程电价由市场出清决定；在备用辅助服务市场中，一旦预留备用容量就会获得容量收益，在实时调度中被调用后还会获得电量收益。

5.根据权利要求1所述的电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中确定所述优化运营策略模型的约束条件具体为：

6.根据权利要求1所述的电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中将约束条件中的非线性部分进行线性化处理具体为：引入二进制变量转化为下式：

技术总结
本发明公开了一种电化学储能电站参与电力市场运营控制方法，该方法包括以下步骤：首先通过对电力市场价格的预测，抽样聚合后形成典型的电价场景；然后根据所提的优化运营策略模型得到不同市场的容量分配结果，并结合电化学储能电站的实际情况进行算例分析，验证模型规避风险的有效性；最后分析了不同的风险偏好以及市场价格对电站收益的影响。本发明在考虑电力市场价格波动的情况下，基于条件风险价值模型建立了电化学储能电站参与电能量市场与辅助服务市场的联合优化运营策略模型，该模型能够为电化学储能电站在不同类型市场进行容量分配提供辅助决策，同时有助于为电力市场容量价格的定价提供辅助决策。

技术研发人员：杨侃,兰洲,李俊杰,孙秋洁,叶玲节,王一铮,张韦维,朱瑶琪,周婧瑜
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13