[发明专利]各类储能设备参与辅助服务的运行优化方法

说明书

一种各类储能设备参与辅助服务的运行优化方法，依次构建目标函数，设置约束条件和求解，并采用YALMIP+CPLEX在MATLAB中进行了仿真分析，求得了不同调度模式下的总运行成本。通过采用实际运行中的PJM调频市场模型和参数来指导区域综合能源系统中调频资源的优化配置，在电能与调频服务市场收益之间进行权衡，实现了利润的最大化。

技术领域

本发明属于电力工程领域，特别是一种适用于各类储能设备参与辅助服务的运行优化方法。

背景技术

随着可再生能源(Renewable Energy Sources,RES)大量接入电网以及能源互联网的建设，预计到2050年，可再生能源的出力在能源消费总量中所占比例将达到80％。世界自然基金会(World Wide Fund for Nature,WWF)预计到本世纪中叶，世界将由100％的可再生能源供能，这一转变将在经济效益，能源供应安全性和环保方面带来巨大收益^[1]。可再生能源通常具有出力间歇性和波动性等特点，当大量可再生能源接入电力系统后，将导致不可忽略的频率偏移，引起电力系统的频率稳定性问题。因此需要额外的调频容量来提供调频服务，而基于能源互联网理念建立的含有电储能设备的区域综合能源系统(RegionalIntegrated Energy System,RIES)作为解决该问题的有效技术而备受关注。

我国各区域电网在借鉴PJM等国外电力辅助服务市场基于调频效果进行补偿的运行机制后逐步制定了符合我国实际情况的调频服务补偿办法，以期在调频服务领域建立一个“准市场”。现有的国内外的大部分关于电储能参与调频市场的研究中，仅考虑了电储能设备参与调频市场的运行情况，但是在实际运行中，电储能一般都依托RIES运行，因此需要在计及电储能设备约束和调频服务定价方式的基础上考虑RIES中包含的多种源设备、能量转化设备等设备的约束条件，并在此基础上制定含有电储能设备的RIES参与调频市场的运行策略，而该问题在相关文献中也并没有提及。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种各类储能设备参与辅助服务的运行优化方法，基于日前电力市场价格的RIES中电储能设备参与调频辅助服务市场的调度策略，对电储能设备的荷电状态(State of Charge，SOC)进行调整以确保RIES中电储能设备在完成最大程度消纳可再生能源的基础上参与调频辅助服务市场，降低RIES整体运行成本。

本发明的技术解决方案如下：

一种各类储能设备参与辅助服务的运行优化方法，特点在于共包含三个阶段：

第一阶段：构建目标函数：

c_total＝min(c_e+c_gas+c_es+c_hs-r_reg) (1)

式中：c_total为系统总运行费用；c_e为购电费用；c_gas为购买天然气费用，c_es为ES运行费用；c_hs为HS运行费用；r_reg为调频收益；

具体步骤如下：

步骤1、计算购电费用：

式中，H为调度周期的时段数；Δt为调度时段步长，h；为时段t＝1,2,...,H时RIES与电网之间的交换功率，MW；为燃气轮机的单次启动耗费的成本；为在一个调度时段内燃气轮机启停机次数；为电能市场的节点边际电价；

步骤2、计算购气费用：