【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)調(diào)度，具體涉及一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法。
技術(shù)介紹
1、氫動(dòng)力汽車是一種前景廣闊的替代方案，因?yàn)樗鼈兝脷錃怛?qū)動(dòng)，零排放且充氫時(shí)間僅需幾分鐘。相較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)車，氫動(dòng)力汽車的優(yōu)越特性引起了全球關(guān)注。加氫站的建設(shè)將促進(jìn)氫動(dòng)力汽車及相關(guān)氫氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)支持可再生能源的消納。然而，氫氣運(yùn)輸成本較高。因此，配備現(xiàn)場(chǎng)制氫設(shè)施的加氫站被視為加氫站發(fā)展的未來趨勢(shì)。
2、目前，已有學(xué)者對(duì)加氫站參與單個(gè)能量市場(chǎng)或其與輔助服務(wù)結(jié)合的能量市場(chǎng)方面進(jìn)行了研究，且都把加氫站視為價(jià)格接受者，但這種情況下加氫站的收益較低，當(dāng)需要其發(fā)揮氫儲(chǔ)能的作用進(jìn)行削峰填谷時(shí)，其收益會(huì)降低。為了提高加氫站的收益，促進(jìn)新能源的消納，增加電解水制氫機(jī)組在氫市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，減小碳排放。因此，研究加氫站作為價(jià)格制定者參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，以加氫站作為價(jià)格制定者，建立了加氫站參與聯(lián)合市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的雙層優(yōu)化模型，上層為平衡市場(chǎng)投標(biāo)報(bào)價(jià)優(yōu)化模型，下層為聯(lián)合市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的依次出清模型。同時(shí)，將加氫站參與由日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的雙層模型轉(zhuǎn)化為單層模型，降低了求解難度，充分挖掘了加氫站的靈活性資源調(diào)控潛力，提高市場(chǎng)交易的靈活性，增加了加氫站自身的收益。
2、本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為：
3、一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，包括以
4、步驟1：以加氫站利潤最大化為目標(biāo)，基于下層總體出清模型的市場(chǎng)出清價(jià)格和加氫站參與市場(chǎng)信息，構(gòu)建上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型；
5、步驟2：基于加氫站和市場(chǎng)其他參與主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)，建立包括電能、備用和氫能市場(chǎng)組成的下層日前市場(chǎng)出清模型；
6、步驟3：考慮負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差的不確定性，并基于各主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)和下層日前市場(chǎng)出清模型各主體提供的備用容量，建立下層平衡市場(chǎng)出清模型；
7、步驟4：基于步驟2中的下層日前市場(chǎng)出清模型和步驟3中的下層平衡市場(chǎng)出清模型，構(gòu)建下層總體出清模型，并給出其和步驟2中上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型的緊湊形式；
8、步驟5：利用kkt條件將步驟4中下層總體出清模型轉(zhuǎn)化為一組約束條件加入上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型，從而將上下雙層模型轉(zhuǎn)化為單層模型；
9、步驟6：通過強(qiáng)對(duì)偶定理和big-m方法分別對(duì)步驟5中單層模型的非線性項(xiàng)進(jìn)行線性化，從而將其轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)規(guī)劃模型，進(jìn)而在matlab平臺(tái)下通過cplex商業(yè)求解器直接求解。
10、所述步驟1中，上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型以加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)利潤最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
11、
12、式中：cd、ch2、cre、cbl分別是加氫站在電能、氫能、備用市場(chǎng)和平衡市場(chǎng)上獲得的利潤；t為時(shí)間索引，為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)處i電能市場(chǎng)出清價(jià)格，λth2為t時(shí)刻氫能市場(chǎng)出清價(jià)格；h為加氫站的索引，為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站在電能市場(chǎng)的購電量，為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站在電能市場(chǎng)的售電量，為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站在電能市場(chǎng)的售氫量；ωi是電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合；nt是一個(gè)周期的時(shí)段數(shù)；λtup和λtdn分別為t時(shí)刻備用市場(chǎng)向上和向下備用容量出清價(jià)格；為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站中電解槽提供的向上備用容量，為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站中電解槽提供的向下備用容量，為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站中燃料電池提供的向上備用容量、為t時(shí)刻第h個(gè)加氫站中燃料電池提供的向下備用容量；k為凈負(fù)載偏差場(chǎng)景索引，nk表示凈負(fù)載偏差場(chǎng)景數(shù)，αk為凈負(fù)載偏差場(chǎng)景k的概率；為場(chǎng)景k中第t小時(shí)平衡市場(chǎng)的出清價(jià)格，為場(chǎng)景k下第t小時(shí)平衡市場(chǎng)中調(diào)用的加氫站中電解槽的向上備用容量，為場(chǎng)景k下第t小時(shí)平衡市場(chǎng)中調(diào)用的加氫站中電解槽的向下備用容量；為場(chǎng)景k下第t小時(shí)平衡市場(chǎng)中調(diào)用的加氫站中燃料電池的向上備用容量、為場(chǎng)景k下第t小時(shí)平衡市場(chǎng)中調(diào)用的加氫站中燃料電池的向下備用容量。
13、上述目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括加氫站在日前市場(chǎng)投標(biāo)報(bào)價(jià)約束和儲(chǔ)氫罐相關(guān)約束：
14、儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣以氫氣壓強(qiáng)來表征，表達(dá)式如下：
15、
16、式中：為t時(shí)刻第h個(gè)儲(chǔ)氫罐內(nèi)的壓強(qiáng)；為t-1時(shí)刻第h個(gè)儲(chǔ)氫罐內(nèi)的壓強(qiáng)；nk表示凈負(fù)載偏差場(chǎng)景數(shù)；為第h個(gè)電解槽的效率，△t為單位時(shí)間間隔，lhv為氫氣的低熱值，為第h個(gè)燃料電池的效率；和為第h個(gè)儲(chǔ)氫罐內(nèi)壓強(qiáng)的上限和下限，為第h個(gè)加氫站中儲(chǔ)氫罐容積，r為通用氣體常數(shù)，為第h個(gè)儲(chǔ)氣罐內(nèi)溫度，mh2為氫氣的摩爾質(zhì)量，為第h個(gè)加氫站中儲(chǔ)氫罐容積；式(2)第三行表示調(diào)度周期結(jié)束時(shí)儲(chǔ)氫罐壓強(qiáng)等于初始?jí)簭?qiáng)
17、與電解槽相關(guān)的投標(biāo)報(bào)價(jià)約束表達(dá)式如下所示：
18、
19、式中：為加氫站在電能市場(chǎng)的購電投標(biāo)量，為加氫站在氫能市場(chǎng)的售氫投標(biāo)量；為加氫站中電解槽在備用市場(chǎng)提供向上備用容量投標(biāo)量；為加氫站中電解槽在備用市場(chǎng)提供向下備用容量投標(biāo)量；分別為第h個(gè)電解槽最大、最小輸入功率；分別為第h個(gè)電解槽所能提供的最大向上、向下備用容量；
20、與燃料電池相關(guān)的投標(biāo)報(bào)價(jià)約束與式(3)類似，如式(4)所示：
21、
22、式中：為加氫站在電能市場(chǎng)的售電投標(biāo)量；為加氫站中燃料電池在備用市場(chǎng)提供向上備用容量投標(biāo)量；為加氫站中燃料電池在備用市場(chǎng)提供向下備用容量投標(biāo)量；分別為第h個(gè)燃料電池最大、最小輸出功率；分別為第h個(gè)燃料電池所能提供的最大向上、向下備用容量。
23、所述步驟2中，接受到包括加氫站的各市場(chǎng)參與主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)后，建立下層日前市場(chǎng)出清模型，其以社會(huì)福利fdam最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
24、
25、式中：fes、fhs、fup、fdn分別為所有市場(chǎng)成員的售電收益、售氫收益、向上備用容量成本、向下備用容量成本；nd、ng、ndh2和ns分別為市場(chǎng)中電力用戶、發(fā)電廠、氫能用戶和蒸汽甲烷重整制氫廠的數(shù)量；d為電力用戶索引；g為發(fā)電廠索引；dh2為氫能用戶索引，s為蒸汽甲烷重整制氫廠索引；和分別為第h個(gè)加氫站和第d個(gè)電力用戶對(duì)電能市場(chǎng)的能源報(bào)價(jià)；為第g個(gè)發(fā)電廠對(duì)電能市場(chǎng)的能源報(bào)價(jià)；pd,t為第d個(gè)電力用戶在電力市場(chǎng)購買的電量；pg,t為第g個(gè)發(fā)電廠電力市場(chǎng)出售的電量；和分別為第dh2個(gè)氫氣用戶對(duì)氫能市場(chǎng)的氫氣報(bào)價(jià)和購氫量；為第h個(gè)加氫站對(duì)氫能市場(chǎng)的氫氣報(bào)價(jià)；和qs,t分別為第s個(gè)蒸汽甲烷重整制氫廠對(duì)氫能市場(chǎng)的氫氣投標(biāo)和售氫量；和分別為加氫站、電力用戶和發(fā)電廠對(duì)備用市場(chǎng)的向上備用容量報(bào)價(jià)；和為電力用戶和發(fā)電廠提供的向上備用容量；和分別為加氫站、電力用戶和發(fā)電廠對(duì)備用市場(chǎng)的向下備用容量報(bào)價(jià)；和為電力用戶和發(fā)電廠提供的向下備用容量。
26、日前市場(chǎng)約束條件包括：電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束和各參與主體的出力以及提供備用容量的物理限制。電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束如下式所示：
27、<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟1中，上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型以加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)利潤最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括：加氫站在日前市場(chǎng)投標(biāo)報(bào)價(jià)約束和儲(chǔ)氫罐相關(guān)約束：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟2中，接受到包括加氫站的各市場(chǎng)參與主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)后，建立下層日前市場(chǎng)出清模型，其以社會(huì)福利FDAM最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：日前市場(chǎng)約束條件包括：電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束和各參與主體的出力以及提供備用容量的物理限制；電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束如下式所示：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟4中，首先將下層日前市場(chǎng)出清模型和下層平衡市場(chǎng)出清模型進(jìn)行結(jié)合，建立下層總體出清模型，然后給出上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)和下層總體出清模型的緊湊形式；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：下層總體出清模型被分成兩個(gè)階段：第一階段為與場(chǎng)景無關(guān)的決策，包括各市場(chǎng)主體參與電-氫市場(chǎng)的出力和提供的備用等，即here-and-now型決策變量；第二階段為某一特定場(chǎng)景k下，各主體調(diào)用的備用容量、切負(fù)荷等，即wait-and-see型決策變量；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟5中，利用KKT條件將下層總體出清模型轉(zhuǎn)化為一組約束條件加入上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型，從而將上下雙層模型轉(zhuǎn)化為單層模型：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟6中，通過強(qiáng)對(duì)偶定理和big-M方法，分別對(duì)單層模型中非線性項(xiàng)進(jìn)行線性化，從而將其轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)規(guī)劃模型；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟1中，上層加氫站投標(biāo)報(bào)價(jià)模型以加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)利潤最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括：加氫站在日前市場(chǎng)投標(biāo)報(bào)價(jià)約束和儲(chǔ)氫罐相關(guān)約束：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟2中，接受到包括加氫站的各市場(chǎng)參與主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)后，建立下層日前市場(chǎng)出清模型，其以社會(huì)福利fdam最大化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：日前市場(chǎng)約束條件包括：電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束和各參與主體的出力以及提供備用容量的物理限制；電力、氫能和備用平衡約束、線路傳輸容量約束如下式所示：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加氫站參與日前市場(chǎng)及平衡市場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于：所述步驟3中，利用場(chǎng)景處理電力負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差的不確定性，基于各主體的投標(biāo)報(bào)價(jià)和日前市場(chǎng)中各主體可提...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚洪，陳順，王秋杰，劉頌凱，李振興，翁漢琍，廖海鳳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三峽大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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