一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法技術

本發明專利技術公開了一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法，首先構建能量運行模型，然后構建旋轉備用運行模型；再以最小化出清成本為目標，將能量運行模型和旋轉備用運行模型進行耦合，構建儲能主輔聯合優化出清模型；最后進行聯合優化出清模型的求解。本方法可以更全面的考慮儲能的提供備用的場景，增強儲能在備用市場的競爭力，為電網提供更多的備用資源。用資源。用資源。

【技術實現步驟摘要】
一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法


[0001]本專利技術屬于電力交易現貨市場領域，具體涉及一種電力市場環境下考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清模型。

技術介紹

[0002]儲能具有能量的時空遷移能力，是極好的削峰填谷資源，在提供參與以能量市場為主，旋轉備用為輔的聯合市場也有著優異的性能表現。儲能主輔聯合優化出清方法需要著重關注儲能的能量市場和備用市場兩方面。現階段，儲能參與能量市場的模型較為成熟，多采用6方程模式表達。而儲能參與備用市場的模型卻有待強化。儲能可提供備用的方式包含：充電功率減小、放電功率減小、充電功率增加、放電功率增加、充電轉放電、放電轉充電等多種狀態。而現有的儲能備用模型主要分為兩種，第一種僅考慮了充電功率增加，放電功率增加兩種情況，第二種考慮了充電功率增、減，放電功率增、減，共四種情況。現有的模型中絕大多數忽略了儲能的狀態切換所能提供的備用能力。此外，現有的模型中，絕大多數并未考慮到儲能能量有限的特點，持續地充放電行為與備用調用，將改變儲能的荷電狀態，使得荷電狀態過低或過高而原充放電計劃無法實現。

技術實現思路

[0003]針對現有技術中存在的不足，本方法提供一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法。
[0004]本專利技術提出一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清模型，包括儲能的能量運行模型和儲能的旋轉備用運行模型兩個部分。其中，能量運行模型包含：充放電功率約束，儲能能量約束，充放電狀態約束，能量轉移函數模型以及終值約束。備用約束模型包括：多種功率備用約束模型和能量備用約束模型兩個部分。
[0005]然后以最小化能量和旋轉備用出清成本為目標，以能量運行模型和旋轉備用運行模型作為約束，形成儲能主輔聯合優化出清模型，將搭建的儲能主輔聯合優化出清模型基于Matlab和Cplex進行優化求解，獲得儲能的主輔出清方案。本專利技術主要圍繞儲能作為對象提出其主輔聯合優化出清方法，該方法可與到現有的出清方法相結合，形成含儲能的電力市場主輔聯合優化出清模型。
[0006]一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法，步驟如下：
[0007]步驟(1)、構建能量運行模型；
[0008]所述的能量運行模型包括：充放電功率約束，儲能能量約束，充放電狀態約束，能量轉移函數模型以及終值約束。
[0009]步驟(2)、構建旋轉備用運行模型；
[0010]所述的旋轉備用運行模型包括多種功率備用約束模型和能量備用約束模型兩個部分；
[0011]步驟(3)、構建儲能主輔聯合優化出清模型；
[0012]以最小化出清成本為目標，將能量運行模型和旋轉備用運行模型進行耦合，構建儲能主輔聯合優化出清模型；
[0013]步驟(4)、聯合優化出清模型的求解；
[0014]將搭建的儲能主輔聯合優化出清模型采用Matlab和Cplex進行優化求解，獲得儲能的主輔出清方案。
[0015]進一步的，步驟(1)具體方法如下：
[0016]儲能能量運行模型從功率約束和荷電狀態約束兩個角度出發進行建模。功率約束包含充電功率上下限約束和放電功率上下限約束分別如式(1)和式(2)所示，能量狀態轉移函數和及其限制約束分別如式(3)和式(4)所示。在建模過程中，引入兩個變量表征儲能的充放電行為，而儲能的充放電不可以同時進行，因此需要對其進行約束，如式(5)所示。在調度交接過程中，調度員傾向于將儲能的狀態“復位”后在進行工作的交接。因此，存在儲能的“復位”終值約束如式(6)所示。
[0017][0018][0019]e
t
＝e
t
?1+η
chr
·
chr
t
?
η
dis
·
dis
t
???
(3)
[0020]e
MIN
≤e
t
≤e
MAX
???
(4)
[0021][0022]e0＝e
T
???
(6)
[0023]式中，t表示第t小時，和chr
t
分別表示充電功率與狀態，chr
MAX
和chr
MIN
表示充電功率的最大、最小值(其中，chr
MIN
可以為0)，和dis
t
分別表示儲能的放電功率與狀態，dis
MAX
和dis
MIN
表示放電功率的最大、最小值(其中，dis
MIN
可以為0)，e
t
為能量狀態，e
MAX
和e
MIN
表示能量的最大、最小值，η
chr
和η
dis
分別表示儲能的充電、放電效率，e0和e
T
分別為初始態和終值態,T表示計算的終值時間。
[0024]進一步的，步驟(2)具體方法如下：
[0025]所述的旋轉備用運行模型包括多重功率備用約束模型和能量備用約束模型兩個部分；
[0026]1)多重功率備用約束模型：
[0027]提供旋轉備用服務的儲能系統，即同時參與能量市場，也同時提供備用服務。
[0028]參與主輔聯合市場的儲能將同時參與能量市場和旋轉備用市場進行出清，因此，在調用到旋轉備用時，儲能自身即存在一個工作狀態，其備用的提供是通過改變當前的狀態實現的，其可能提供備用的模式如表1所示。
[0029]表1 10種儲能提供旋轉備用的方式
[0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]式中，和分別表示儲能的正旋轉備用和負旋轉備用，dis
t'
和chr
t'
表示備用需求下的儲能放電和充電功率參數。
[0042]上述10種可能性，可以統一寫作式(17)和(18)。
[0043][0044][0045]2)能量備用約束模型：
[0046]傳統發電機在描述備用模型時，僅考慮了功率約束，但由于長時間參與備用運行，儲能的能量/荷電狀態將與預期發生偏差，為了避免由于儲能內部電量或可充電空間不足導致無法提供出清電量或備用，需要進一步考慮其能量備用約束。
[0047]在調用功率備用后，單步長產生的能量偏差分別如式(19)和式(20)所示。
[0048][0049][0050]式中，表示由于負旋轉備用產生的能量偏差，表示由于正旋轉備用產生的能量偏差。
[0051]而市場對同時參與能量與備用市場的儲能提出了明確的可持續運行能力要求。因此，為保證儲能需要保證持續提供C小時的荷電狀態約束，其多時段正、負能量備用模型和可分別寫作：
[0052][0053][0054]式中，e
t
和e
t+c...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法，其特征在于，步驟如下：步驟(1)、構建能量運行模型；所述的能量運行模型包括：充放電功率約束，儲能能量約束，充放電狀態約束，能量轉移函數模型以及終值約束；步驟(2)、構建旋轉備用運行模型；所述的旋轉備用運行模型包括多種功率備用約束模型和能量備用約束模型兩個部分；步驟(3)、構建儲能主輔聯合優化出清模型；以最小化出清成本為目標，將能量運行模型和旋轉備用運行模型進行耦合，構建儲能主輔聯合優化出清模型；步驟(4)、聯合優化出清模型的求解；將搭建的儲能主輔聯合優化出清模型采用Matlab和Cplex進行優化求解，獲得儲能的主輔出清方案。2.根據權利要求1所述的一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法，其特征在于，步驟(1)具體方法如下：儲能能量運行模型從功率約束和荷電狀態約束兩個角度出發進行建模；功率約束包含充電功率上下限約束和放電功率上下限約束分別如式(1)和式(2)所示，能量狀態轉移函數和及其限制約束分別如式(3)和式(4)所示；在建模過程中，引入兩個變量表征儲能的充放電行為，而儲能的充放電不可以同時進行，因此需要對其進行約束，如式(5)所示；在調度交接過程中，調度員傾向于將儲能的狀態“復位”后在進行工作的交接；因此，存在儲能的“復位”終值約束如式(6)所示；終值約束如式(6)所示；e
t
＝e
t
?1+η
chr
·
chr
t
?
η
dis
·
dis
t
???
(3)e
MIN
≤e
t
≤e
MAX
??????
(4)e0＝e
T
???????
(6)式中，t表示第t小時，和chr
t
分別表示充電功率與狀態，chr
MAX
和chr
MIN
表示充電功率的最大、最小值，和dis
t
分別表示儲能的放電功率與狀態，dis
MAX
和dis
MIN
表示放電功率的最大、最小值，e
t
為能量狀態，e
MAX
和e
MIN
表示能量的最大、最小值，η
chr
和η
dis
分別表示儲能的充電、放電效率，e0和e
T
分別為初始態和終值態,T表示計算的終值時間。3.根據權利要求2所述的一種考慮多重備用模式的儲能主輔聯合優化出清方法，其特征在于，步驟(2)具體方法如下：所述的旋轉備用運行模型包括多重功率備用約束模型和能量備用約束模型兩個部分；1)多重功率備用約束模型：提供旋轉備用服務的儲能系統，即同時參與能...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐早，劉佳，張立波，劉鎧誠，郭小龍，劉德福，王都亮，王甜，曾平良，李亞樓，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司國網新疆電力有限公司，
類型：發明
國別省市：