储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法技术

本发明专利技术公开了一种储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、利用粒子群算法模拟储能电站的日前报价策略；步骤二、将储能电站报价代入调频辅助服务市场日前预出清模型得到日前市场出清电价和中标容量；步骤三、将日前市场出清电价和储能电站中标容量代入储能电站收益模型中寻找日前最优报价策略；步骤四、在日内实时出清阶段引入储能动态容量约束因子对初始报价进行调整。该方法能够针对调频辅助服务市场中指令信号无法提前预估的特点进行日前报价，并利用价格高低反映储能设备在不同荷电状态下的充放电意愿。充放电意愿。充放电意愿。

【技术实现步骤摘要】
储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法


[0001]本专利技术属于电力市场竞价领域，涉及一种储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法。

技术介绍

[0002]随着双碳目标的提出，我国正大力推进高比例可再生能源结构转型，作为主要能源载体的电力系统也正向着以新能源为主的新型电力系统转变。然而大规模的风电、光电并网对电力系统的频率稳定性提出了新的挑战：风电、光伏发电具有波动性和随机性的特点，大规模新能源发电并网导致发电侧出力与负荷侧用电需求不匹配，从而加剧源荷两侧的功率不平衡，严重威胁电网的安全运行；同时传统发电机组的占比逐年下降将导致系统的调频能力减弱。因此，在能源结构转型的驱动下，如何抑制电网频率波动成为当前研究热点。
[0003]随着储能技术的发展与电力市场开放程度的提高，我国已明确了了电化学储能、飞轮储能等新型储能的并网主体地位，大力鼓励新型储能参与到辅助服务市场中。与传统火电机组相比，储能具有响应迅速、调节精准、控制灵活、双向调节、能量转换效率高的特点，可作为优质的调频资源。储能电站参与调频不仅可以提高调频资源的响应效率，而且能够降低电力系统的调频成本，对维持电网频率相对稳定、推动电力辅助服务市场改革具有正面意义。因此，探究储能电站参与调频辅助服务市场的竞价策略，对储能电站在未来新型电力系统中提升市场竞争力具有重要的参考价值。
[0004]我国辅助服务市场化运营正在部分地区初步试点，储能电站在调频辅助服务市场中的盈利模式仍处于探索阶段。目前针对发电商在电力市场中的竞价策略已有一定研究，但调频辅助服务市场中指令信号具有无法提前预估的特点，储能电站在充放电时又受到荷电状态约束，较少有研究针对储能电站参与调频辅助服务市场的特殊性进行分析。

技术实现思路

[0005]针对以上不足，本专利技术提供了一种储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，该方法能够针对调频辅助服务市场中指令信号无法提前预估的特点进行日前报价，并利用价格高低反映储能设备在不同荷电状态下的充放电意愿。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、利用粒子群算法模拟储能电站的日前报价策略
[0009]步骤一一、初始化粒子群的位置、速度、惯性因子、学习因子、最大迭代次数、算法终止误差等参数；
[0010]步骤一二、粒子依据惯性因子和学习因子对自身速度进行调整，从而改变其位置，粒子群的位置集合代表储能电站的日前报价策略集；
[0011]步骤二、将储能电站报价代入调频辅助服务市场日前预出清模型得到日前市场出
清电价和中标容量
[0012]步骤二一、以电力系统调频总成本最小为目标，考虑各储能电站的中标调频容量约束和里程约束，基于市场统一价格结算机制构建调频辅助服务市场日前预出清模型，其中：
[0013]所述调频辅助服务市场日前预出清模型的目标函数和约束条件为：
[0014][0015]式中，F是系统调频成本，ρ
c
是市场规定的调频容量补偿，R
c,i
是储能机组i中标的调频容量，ρ
m,i
是储能机组i申报的调频里程价格，k
sm
是电力系统的历史调频里程系数，k
m,i
是储能机组i的历史里程调用系数，R
cd
是次日调度周期内的调频容量需求，R
c0,i
是储能机组i申报的调频容量；
[0016]步骤二二、将粒子群算法生成的各组报价策略代入调频辅助服务市场日前预出清模型中，得到不同报价策略下市场的日前出清价格和储能电站中标容量；
[0017]步骤三、将日前市场出清电价和储能电站中标容量代入储能电站收益模型中寻找日前最优报价策略
[0018]步骤三一、以储能电站调频收益最大为目标，考虑申报容量约束和申报里程价格约束，构建储能电站参与调频的收益模型，其中：
[0019]储能电站收益模型的目标函数和约束条件为：
[0020]maxE
i
＝ρ
c
R
c,i
+λ
m
k
m,i
R
c,i
‑
C
i
(R
c,i
)；
[0021][0022][0023][0024]式中，E
i
为储能机组i的调频收益，λ
m
为调频里程出清价格，C
i
(R
c,i
)表示储能电站调频成本为其中标容量的函数，ρ
mmin
为市场规定的调频里程报价下限，ρ
mmax
为市场规定的调频里程报价上限，P
N,i
为储能机组i的额定功率，λ
i
为储能电站i的边际成本，β
i
为发电商的优化参数，C
i
(t)、C
inv,i
(t)、C
life,i
(t)、C
loss,i
(t)分别为储能机组i在t时刻的调频成本、投资折旧成本、寿命折损成本、损耗电量成本，k
p
为介于0.8～2.1之间的常数，c
fr,i
为储能机组i的单位功率成本，E
N,i
为储能机组i的额定容量，η
id
为储能机组i的放电效率，ρ
e
为上网电价，
N
0,i
为储能机组i在100％DOD下的等效循环次数，ΔT为调频控制周期时长；
[0025]步骤三二、将调频辅助服务市场日前预出清模型优化得到的日前市场出清电价和储能电站中标容量代入储能电站参与调频的收益模型中，以储能电站的调频收益作为粒子群算法的适应度函数，各粒子不断优化自身位置和速度进行迭代寻优，从而确定储能电站的日前最优竞价策略；
[0026]步骤四、在日内实时出清阶段引入储能动态容量约束因子对初始报价进行调整
[0027]将调频控制周期的前5min作为调频辅助服务市场的日内实时出清阶段，为避免储能电站由于电量过高或过低而无法继续参与调频市场，在日内实时出清阶段引入储能动态容量约束因子m
SOC
对初始里程报价进行调整：
[0028]ρ
m,i
′
＝ρ
m,i
(1+m
SOC
)；
[0029]式中，ρ
m,i
′
为时前出清阶段调整后的里程价格，其中：
[0030]m
SOC
在储能电站充电时的数学表达式为：
[0031][0032]m
SOC
在储能电站放电时的数学表达式为：
[0033][0034]式中，SOC为储能电站依据实时电量计算得到的荷电状态，SOC
low
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、利用粒子群算法模拟储能电站的日前报价策略步骤一一、初始化粒子群的位置、速度、惯性因子、学习因子、最大迭代次数、算法终止误差等参数；步骤一二、粒子依据惯性因子和学习因子对自身速度进行调整，从而改变其位置，粒子群的位置集合代表储能电站的日前报价策略集；步骤二、将储能电站报价代入调频辅助服务市场日前预出清模型得到日前市场出清电价和中标容量步骤二一、以电力系统调频总成本最小为目标，考虑各储能电站的中标调频容量约束和里程约束，基于市场统一价格结算机制构建调频辅助服务市场日前预出清模型；步骤二二、将粒子群算法生成的各组报价策略代入调频辅助服务市场日前预出清模型中，得到不同报价策略下市场的日前出清价格和储能电站中标容量；步骤三、将日前市场出清电价和储能电站中标容量代入储能电站收益模型中寻找日前最优报价策略步骤三一、以储能电站调频收益最大为目标，考虑申报容量约束和申报里程价格约束，构建储能电站参与调频的收益模型；步骤三二、将调频辅助服务市场日前预出清模型优化得到的日前市场出清电价和储能电站中标容量代入储能电站参与调频的收益模型中，以储能电站的调频收益作为粒子群算法的适应度函数，各粒子不断优化自身位置和速度进行迭代寻优，从而确定储能电站的日前最优竞价策略；步骤四、在日内实时出清阶段引入储能动态容量约束因子对初始报价进行调整将调频控制周期的前5min作为调频辅助服务市场的日内实时出清阶段，为避免储能电站由于电量过高或过低而无法继续参与调频市场，在日内实时出清阶段引入储能动态容量约束因子m
SOC
对初始里程报价进行调整：ρ
m,i
′
＝ρ
m,i
(1+m
SOC
)；式中，ρ
m,i
′
为时前出清阶段调整后的里程价格。2.根据权利要求1所述的储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，其特征在于所述调频辅助服务市场日前预出清模型的目标函数和约束条件为：式中，F是系统调频成本，ρ
c
是市场规定的调频容量补偿，R
c,i
是储能机组i中标的调频容量，ρ
m,i
是储能机组i申报的调频里程价格，k
sm
是电力系统的历史调频里程系数，k
m,i
是储能机组i的历史里程调用系数，R
cd
是次日调度周期内的调频容量需求，R
c0,i
是储能机组i申报的调频容量。
3.根据权利要求1所述的储能电站参与调频辅助服务市场的竞价方法，其特征在于所述储能电站收益模型的目标函数和约束条件为：maxE
i
＝ρ
c
R
c,i
+λ
m
k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭钰锋，杜奕林，王瑛玮，陈宇衡，张冬蕊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：