储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法技术

本发明专利技术提供一种储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，通过基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标；建立储能参与市场时自身收益最大化决策模型，作为上层储能电站决策模型；建立储能和火电参与下的市场联合交易出清模型，作为建立下层市场联合交易出清模型；利用KKT条件和对偶理论，将双层模型转化为单层模型；基于乐观搜索的TD3

【技术实现步骤摘要】
储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法


[0001]本专利技术涉及一种储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，属于电力系统调频


技术介绍

[0002]近年来以新能源为主的新型电力系统的建设正在不断加快中，但由于新能源的出力具有不确定性的问题，在大量并网后将加剧电力系统的频率不稳定。而储能系统调频性能具有速度快精度高的特性，能够快速的响应电力系统的调频需求，同时可以对可再生能源出力进行平滑控制，从源头降低波动性，满足可再生能源的并网需求，促进新能源的消纳，在电力市场中具有巨大发展潜力。
[0003]传统的电力系统调频为集中式调频，集中式调频是以调度中心为主体，调度中心下达调频辅助服务调节需求，各发电机组进行响应，通过控制发电机来响应系统频率的变化，以维持频率的稳定。
[0004]储能参与调频虽然有良好的调频性能指标，但是由于自身荷电状态特性即荷电状态特性的限制，由于某些储能机组荷电状态荷电状态达到充电最大值或者放电最小值造成储能此时只能参与单向调频，影响储能参与调频的整体效果和调频积极性。
[0005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、建立储能调频荷电状态自适应策略，并基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标；S2、基于储能调频荷电状态自适应策略并考虑储能电站运行的收益和成本，建立储能参与市场时自身收益最大化决策模型，作为上层储能电站决策模型；S3、基于调频评估指标，建立储能和火电参与下的市场联合交易出清模型，作为建立下层市场联合交易出清模型；S4、利用卡罗需
‑
库恩
‑
塔克条件即KKT条件和对偶理论，将双层模型包括步骤S2得到的上层储能电站决策模型和步骤S3得到的下层市场联合交易出清模型，转化为单层模型；S5、基于乐观搜索的双延迟深度确定性梯度算法即乐观搜索的TD3
‑
OE算法求解单层模型，得到最佳的调频策略和收益结果。2.如权利要求1所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：步骤S1中，建立储能调频荷电状态自适应策略，并基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标，具体为，S11、改进的火电储能联合系统积差调频方程式为：(αK+1)Δf+R(ΔP
ref
+α∫KΔfdt)＝0其中，Δf为系统频率变化量，t为时刻，ΔP
ref
为发电功率值，R为调差系数，α为市场经济参与因子，K为功率频率换算系数。S12、根据改进的火电储能联合系统积差调频方程式和储能三种荷电状态状态提出储能调频荷电状态自适应策略；S13、基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标，包括调节速率、响应时间和调节精度。3.如权利要求2所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：步骤S12中，根据改进的系统积差调频方程式和储能三种荷电状态状态提出储能调频荷电状态自适应策略，具体为，S121、当储能荷电状态SOC处于正常区间SOC
down
≤SOC≤SOC
up
时，此时储能作为基本调频资源，根据容量大小和系统中标量分配调频需求，正常充放电完成调频任务，储能调频荷电状态自适应策略为：调频指令为上调频：调频指令为下调频：其中，SOC
down
为储能荷电状态SOC放电最小状态，SOC
up
为储能荷电状态SOC充电最大状态，P
ref,b
为AGC指令的下发的功率，P
chpmax,b
、P
dismax,b
分别为储能机组最大充电功率和放电功率，ΔP
max,g
为火电机组最大调节容量；S122、当储能荷电状态SOC处于0≤SOC＜SOC
down
时，储能此时禁止放电，只允许充电，储能调频荷电状态自适应策略为：
S123、当储能荷电状态SOC处于SOC
up
＜SOC≤1时，储能此时禁止充电，只允许放电，储能调频荷电状态自适应策略为：其中，SOC
up
为储能荷电状态SOC最大可充电状态。4.如权利要求2所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：步骤S13中，基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标，包括调节速率、响应时间和调节精度，具体为，S131、基于储能调频荷电状态自适应策略确定储能调频评估指标：K
d
＝ω1K1+ω2K2+ω3K3其中，K
d
为储能调频性能评估指标，K1、K2、K3分别为响应时间、调节速率、调节精度，ω1、ω2、ω3分别为调频资源3个调频性能指标的权重系数；S132、调节速率K1指发电单元响应自动发电控制指令即AGC控制指令的相对速率，计算公式为：K1＝V
s
/V
p
其中，V
s
为储能单元响应AGC指令的实际速率，其中，P
M,b
(a)、P
M,b
(b)分别为储能调节过程中开始时和结束时的发电量，T
a
和T
b
分别为调频过程对应的开始和结束的时间，V
p
为储能资源中各个储能单元的AGC发电机组平均标准调节速率；S133、响应时间K2指发电单元响应AGC指令的时间延迟，计算公式为：其中，t
r
为储能单元在调度周期内响应AGC指令的时延，t
a
和t
b
分别为储能单元在调度周期内响应AGC指令的起始时间和结束时间；S134、调节精度K3指发电单元响应AGC指令的精准度，计算公式为：其中，P
ref,b
为AGC指令的下发的功率，P
M,b
为储能单元实发的功率，|P
ref,b
‑
P
M,b
|指储能发电单元响应AGC指令后实际出力值与控制指令值的偏差，ΔP
N
为发电单元调节允许误差。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：步骤S2中，建立储能参与市场时自身收益最大化决策模型，具体为，建立储能参与市场时自身收益最大化决策模型的目标函数为：其中，F
ESS
为储能电站收益，t为时刻，T为24小时，W
N
为决策变量，N
G
为火电机组个数，N
ESS
为储能电站的数量；为t时段储能电站m在电能量市场中标时的放电功率和充电功率；分别为t时段调频市场中标时的调频容量和调频里程；λ
m,t
、λ
tmil
分别为电价、调整后的调频容量出清价格和调频里程出清价格，由联合市场出清求得，C
s,w
和C
o,w
分别是储能电站的置换成本和运行成本：分别是储能电站的置换成本和运行成本：其中，c
s
和c
o
分别为单位功率运行成本和单位容量置换成本价格；E
N
为储能的等额定容量，Q
m,t
为储能t时刻的循环次数，Q
m,max
为储能电池的循环寿命；储能电站的竞价策略λ
m,t
根据储能的三种状态下的调频策略确定为：其中，λ
c,1
、λ
c,2
、λ
c,3
分别为储能电站三种自适应调频策略下不同的购电价格，λ
d,1
、λ
d,2
、λ
d,3
分别为储能电站三种自适应调频策略下不同的售电价格。6.如权利要求5所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：储能参与市场时自身收益最大化决策模型中，储能电站约束包括储能充放电功率约束、储能荷电状态荷电状态约束、储能申报容量约束和储能报价约束，具体为，储能充放电约束：其中，分别为t时刻储能电站n在电能量市场中申报的放电功率和充电功率；分别为储能电站m的最大放电功率和最大充电功率；分别为储能电站m的最大放电功率和最大充电功率；为0
‑
1变量，分别表示储能电站m在t时刻的放电、充电状态；储能荷电状态荷电状态约束：其中，分别表示储能电站m所允许的最大、最小容量以及其在t时段的剩余容量；分别表示储能电站m的充电和放电效率；储能申报容量约束为：
其中，分别表示t时刻储能电站m申报的调频容量和调频里程；为储能电站m的最大调频容量；λ
ess,m
为储能电站m的调频里程乘子；储能报价约束为：其中，分别为t时刻储能电站m申报的充放电价格、调频容量价格和调频里程价格；分别为储能电站m在电能量市场以及调频市场中的上限。7.如权利要求1
‑
4任一项所述的储能参与新型电力市场的自适应调频辅助服务方法，其特征在于：步骤S3中，建立储能和火电参与下的市场联合交易出清模型，具体为，S31、根据储能自适应调整策略建立储能参与调频时的报价函数调整策略为：S31、根据储...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐岭，付蓉，沈浩，江欣，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：