一种调峰调频交易决策方法及系统与流程

本发明涉及调峰调频应用，具体为一种调峰调频交易决策方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着电力负荷的快速增长，电网负荷峰谷差逐步增大，与此同时，随机性、波动性、不可调度性的可再生能源大规模并网，导致电网的调峰问题更加突出，也给电力调度造成一系列的困难，电力系统中电源及输配电设备均按照电网高峰负荷规划建设，但电网高峰负荷持续时间较短，导致为满足高峰负荷需求而规划建设的电力设备资产利用率较低，随着我国发电接入规模和容量的不断扩大，直接影响电网的调峰能力、频率稳定和经济可靠运行；

2、电池储能由于其响应速度快、控制精度高的特点，利用电池储能参与电网调峰调频是一个很好的选择，由于调峰、调频的时间尺度不同，为了精确分配电池储能参与调峰调频的出力，需要考虑电池储能调峰调频不同时间尺度的优化，电池储能调峰调频难以确保电池储能跟踪调频信号的准确性，若无法维持系统频率稳定以及合理分配电池储能调峰调频的出力，会影响电池储能调峰调频总收益。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种调峰调频交易决策方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种调峰调频交易决策方法，包括以下步骤：

3、s1、一次调频：通过一次调频使整个互联系统频率保持一致，输入采样周期为2秒的信号进行系统频率的持续监测，按照发电控制区域来选择调频信号源，计算区域控制误差，并根据区域控制误差控制多个区域，区域控制误差是衡量电力系统控制区域的负荷与发电不平衡的指标；

4、s2、二次调频：当电网经过一次调频后无法将系统频率恢复调整到额定值时，进行二次调频，通过控制调频器，增加发电机出力，当负荷变化量仍大于发电机的输出机械功率，继续增加发电机出力，使发电机输出的机械功率增加量刚好等于初始的负荷变化量，到达新的平衡点，实现二次调频的无差调节；

5、s3、构建电池储能的状态变量：通过动态规划算法对电池储能参与电网调峰调频进行建模，获取电池储能基本参数和电力市场调频定价，确定电池储能首、末荷电状态，基本参数包括电池储能响应调频信号的功率，一起构建电池储能状态变量集合；

6、s4、获得电池储能最优调频定价：获得调频时段内电网新能源渗透率从而确定目标精度，并根据获取的电池储能基本信息获得跟踪精度，通过对比跟踪精度与目标精度，得到电池储能最优调频定价；

7、s5、构建电池储能的决策变量：根据电池储能的充放电功率构建电池储能的决策变量集合，该集合包括电池储能调频基值即电池储能参与调峰的出力，以及电池储能响应调频信号的功率，电池储能参与调峰的出力跟随电力市场电价每5分钟变化一次，电池储能响应调频信号的功率随调频信号变化每4秒决策一次；

8、s6、确定电池储能调峰调频所获总收益最大化的目标函数：根据电池储能的状态变量来表示电池储能容量的关系，进而确定电池储能调峰调频所获总收益最大化的目标函数；

9、s7、计算电池储能调峰调频出力：电池储能的两个决策变量的时间尺度不同，分别是5分钟变化一次的调频基值和4秒变化一次的调频出力，因此建立三个时间尺度的模型，依次计算电池储能调峰调频出力，三个时间尺度的模型分别是时间尺度为1小时的容量模型、时间尺度为5分钟的调频基值模型和时间尺度为4秒的调频模型。

10、优选的，所述步骤s1中，一次调频是将基于gps定位的实时设备连接到调度中心的能量管理系统，若当前控制区域的发电量与负荷发生不平衡时，其他控制区域通过联络线上功率的变化量进行功率交换，从而使整个互联系统频率保持一致；

11、所述步骤s3中，电池储能状态变量集合包括电池储能容量、regd调频信号、电力市场电价以及反映电池储能响应调频信号力度的电池储能跟踪精度，regd调频信号每4秒钟变化一次，电力市场电价每5分钟变化一次，电池储能跟踪精度每小时评估一次跟踪精度，regd是区域控制误差经过高通滤波器产生的信号，用于响应速度快的动态调频电源。

12、优选的，所述步骤s4包括以下步骤：

13、s401、根据调频时段内电网新能源渗透率确定电池储能跟踪调频信号的目标精度；

14、s402、设定电池储能调频定价初始值，根据获取的电池储能基本信息，以电池储能参与调峰调频的总收益最大化为目标求解电池储能对调频信号的跟踪决策；

15、s403、根据跟踪决策计算出电池储能跟踪调频信号的跟踪精度；

16、s404、通过对比跟踪精度与目标精度，不断更新调频定价以影响电池储能的调频出力，直至电池储能跟踪精度达到电池储能跟踪调频信号的目标精度，从而得到电池储能最优调频定价。

17、优选的，所述步骤s5包括以下步骤：

18、s501、表示电池储能充电；

19、s502、表示电池储能放电；

20、s503、表示电池储能完全跟踪调频信号，表示电池储能调频基值，表示电池储能响应调频信号的功率，dt表示regd调频信号。

21、优选的，所述步骤s6中，总收益包括两部分，一部分收益由电池储能充放电产生，受电力市场电价影响，另一部分收益为电池储能调频绩效补偿收益，由调频定价和电池储能跟踪精度决定；

22、确定电池储能调峰调频所获总收益最大化的目标函数为：

23、

24、其中，vte表示t时刻电力市场电价，xt表示电池储能的决策变量集合，t表示时刻，t表示整个时段，δt表示部分时段，vtfr表示t时刻电池储能参与调频的绩效补偿收益，gt表示t时段内电池储能响应调频信号偏差的平均值，表示t时段内电力市场调频定价，ηd表示电池储能放电效率，k表示t时段内投标功率，vt表示电池储能调峰调频所获总收益最大化；

25、优选的，所述步骤s7包括以下步骤：

26、s701、电池储能的状态变量由电池储能容量和电力市场电价组成，决策变量为电池储能跟随电池储能每5分钟变化一次的充放电功率，采用贝尔曼最优方程来表示中间时刻到最后一个时刻储能参与电网服务的收益最大值，由此，每小时清算一次电池储能容量值，作为调频基值模型的初始值；

27、s702、在时间尺度为5分钟的调频基值模型下，添加对调频时刻期间内电池储能响应调频信号的精度的预设值，并在每个5分钟内保持不变，当该预设值等于0时，表示调频时刻期间电池储能完全不跟踪调频信号，当该预设值等于1时，表示电池储能完全跟踪信号，调频基值作为决策变量，通过递归算法得到整个时间段内及每一时刻电池储能收益的最大值，从而确定电池储能的调频基值和每个5分钟内电池储能跟踪精度。

28、优选的，所述步骤s7还包括以下步骤：

29、s703、在时间尺度为4秒的调频模型下，在每个5分钟周期内，电池储能调频基值和电力市场电价保持不变，电池储能响应调频信号的功率作为唯一变量，求解电池储能响应调频信号的决策变量，根据决策变量得到电池储能响应调频信号的跟踪精度最大值。

30、一种调峰调频交易决策系统，包括一次调频单元、二次调频单元、状态变量构建单元、最优调频定价获得单元、决策变量构建单元、目标函数确定单元和调峰调频出力获得单元；

31、所述一次调频单元通过一次调频使整个互联系统频率保持一致，输入采样周期为2秒的信号进行系统频率的持续监测，按照发电控制区域来选择调频信号源，计算区域控制误差，并根据区域控制误差控制多个区域，区域控制误差是衡量电力系统控制区域的负荷与发电不平衡的指标；

32、所述二次调频单元当电网经过一次调频后无法将系统频率恢复调整到额定值时，进行二次调频，通过控制调频器，增加发电机出力，当负荷变化量仍大于发电机的输出机械功率，继续增加发电机出力，使发电机输出的机械功率增加量刚好等于初始的负荷变化量，到达新的平衡点，实现二次调频的无差调节；

33、所述状态变量构建单元通过动态规划算法对电池储能参与电网调峰调频进行建模，获取电池储能基本参数和电力市场调频定价，确定电池储能首、末荷电状态，基本参数包括电池储能响应调频信号的功率，一起构建电池储能状态变量集合；

34、所述最优调频定价获得单元获得调频时段内电网新能源渗透率从而确定目标精度，并根据获取的电池储能基本信息获得跟踪精度，通过对比跟踪精度与目标精度，得到电池储能最优调频定价；

35、所述决策变量构建单元根据电池储能的充放电功率构建电池储能的决策变量集合，该集合包括电池储能调频基值即电池储能参与调峰的出力，以及电池储能响应调频信号的功率，电池储能参与调峰的出力跟随电力市场电价每5分钟变化一次，电池储能响应调频信号的功率随调频信号变化每4秒决策一次；

36、所述目标函数确定单元根据电池储能的状态变量来表示电池储能容量的关系，进而确定电池储能调峰调频所获总收益最大化的目标函数；

37、所述调峰调频出力获得单元对于电池储能的两个决策变量的时间尺度建立三个时间尺度的模型，依次计算电池储能调峰调频出力，三个时间尺度的模型分别是时间尺度为1小时的容量模型、时间尺度为5分钟的调频基值模型和时间尺度为4秒的调频模型。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、本发明通过一次调频一定程度改善系统频率偏差，接着通过二次调频实现无差调节，即将系统频率恢复调整到额定值，通过动态规划算法对电池储能参与电网调峰调频进行建模，以电池储能调峰调频收益最大化为目标，获得电池储能调峰调频出力，可以保证电池储能调峰调频总收益最大化的同时，合理分配电池储能调峰调频的出力，实现了电池储能调峰调频的不同时间尺度的优化，此外，通过对比新能源渗透率确定的目标精度和收益最大化的电池储能跟踪调频信号的跟踪精度，得到电池储能最优调频定价，可以保证电池储能完成调峰服务的同时，最大限度地参与调频，以确保电池储能跟踪调频信号的准确性，维持系统频率稳定。