[发明专利]一种储能参与电力市场交易配额方法

权利要求书

1.一种储能参与电力市场交易配额方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：电力市场交易机制；

电力市场分为日前市场和实时市场两个阶段，在能量市场和调频市场联合出清；

采用绿证交易，且绿证交易以年为单位，由交易机构组织，在全国范围内进行，所有企业均可参与购买与出售绿证；

步骤2：将储能与风电出力考虑在日前与实时市场中，建立两阶段优化模型；

步骤3：求解储能参与电力市场交易配额方案。

2.根据权利要求1所述的一种储能参与电力市场交易配额方法，其特征在于：所述在步骤1的电力市场中，对大容量的市场参与者，在日前阶段，市场成员需要同时申报能量与调频的价量信息，最大化投标收益；在实时市场中，新能源电站可以每15min提交1次能量和调频的投标量信息，并能够实时更新新能源预测出力和电力市场预测价格；而对容量较小的新能源加储能电站，其在能量-调频市场的竞价行为对整个市场的出清价格影响较小，一般被视为一个价格接受者参与实时市场；也需要考虑储能为电化学储能，响应时间短，只参与实时的调频市场。

3.根据权利要求1所述的一种储能参与电力市场交易配额方法，其特征在于：所述步骤2还包括以下小步骤：

步骤2.1：第一阶段日前优化模型；

第一阶段优化目标为新能源利用率最大、新能源出力波动最小和新能源加储能电站收益最大，目标函数如下：

max f₃＝C_d+C_g

其中，η_n为新能源利用率，为t时刻新能源上网电量，为t时刻新能源发电量，为在t时刻申报的投标电量中储能提供的电量，时，表示储能放电，增加新能源加储能电站上网电功率，时，表示储能充电，吸收新能源发电，为第一阶段优化得出向交易中心申报功率，计算公式如下：

为一个周期内向交易中心申报功率的平均值，计算公式如下：

Cd为新能源加储能电站参与电能量市场的收益，计算公式如下：

C_d＝C+C_p-v

其中，C为新能源加储能电站通过向电网申报出力曲线售电收益，计算公式如下：

式中，π^t为t时刻电价，为在t时刻申报的投标电量中新能源电站的发电量；

Cp-v为储能通过峰谷电价差套利，收益计算如下：

式中，Cp-v为储能通过高充低放获得的收益；PES,sell和PES,buy分别为t时刻储能向电网卖电和买电的电功率；为储能买电系数，为储能卖电系数，二者均为0-1整数变量；

Cg为储能进入新能源电站后通过存储新能源电力增加了新能源加储能电站的绿色电量带来的收益，计算公式如下：

其中，π_g为绿电价格，PES,sellt为t时刻储能在现货市场中卖出的电量，PES,buyt为t时刻储能在现货市场中买入的电量；

步骤2.2：第二阶段实时优化模型；

第二阶段优化在实时进行，此时新能源加储能电站的中标电量已知，以15分钟为单位进行新能源出力超短期预测，更新储能充、放电计划，减少由于新能源出力不确定带来的惩罚成本，提高新能源加储能电站收益；第二阶段目标函数为新能源加储能电站收益最大，目标函数如下：

max f₄＝C_d+C_t+C_g-C_pu

式中，Ct为储能参与调频市场的收益，计算公式如下：

式中，和分别为t时刻调频市场的上调价格和下调价格，和分别为t时刻储能在调频市场中标的上调功率和下调功率；

Cpu为新能源加储能电站实际出力与中标电量不符的罚款，计算方式如下：

C_pu＝αΔP

其中，α为新能源加储能电站实际出力与中标电量不符的惩罚系数，在日前合约中规定实际出力与中标电量不符时，新能源方受到出力偏差惩罚；ΔP为新能源加储能电站受到出力偏差惩罚的电量，计算方式如下：

式中，PG1为第一阶段优化得到的日前新能源加储能电站申报出力，PG2为第二阶段新能源加储能电站的实际上网电功率；

步骤2.3：约束条件；

储能运行过程中约束条件为：

(1)荷电状态约束

储能荷电状态为储能剩余电量与额定容量之比，

为保障储能寿命，在储能运行过程中应避免过度充放电；因此，储能荷电状态约束如下：

SOC_min≤SOC^t≤SOC_max

其中，SOCmin为储能荷电状态最小值，SOCmax为SOCt为储能荷电状态最大值，储能t时刻荷电状态，计算公式如下：

其中，PES为t-1至t时间段内，储能系统充、放电功率，储能充电则P为正，反之则为负；EN为该新能源电站配备的储能系统总容量；

(2)储能充、放电功率约束

-P_ESmax≤P_ES^t≤P_ESmax

其中，P_ESmax为储能最大充、放电功率；

(3)储能购、售电状态约束

为防止储能向市场买、卖电与储其在新能源加储能电站中增加上网电量和消纳新能源出力矛盾，对储能买电与卖电系数进行约束：

其中，为储能买电系数，为0代表储能在t时刻不买电，为1则反之；为储能卖电系数，为0代表储能在t时刻不卖电，为1则反之。

4.根据权利要求1所述的一种储能参与电力市场交易配额方法，其特征在于：所述步骤3还包括以下小步骤：

步骤3.1：第一阶段优化；

第一阶段是基于以1h为时间段的日前新能源出力预测的多目标优化，优化目标分别为新能源利用率最大、新能源出力波动最小和新能源加储能电站收益最大，决策变量包括PES,sell、PES,buy、Pn,G、PES,G；第一阶段优化得到的新能源加储能上网电功率即为日前向交易中心申报的出力曲线；将该出力功率PG1传递给第二阶段优化，用于计算实时市场实际出力与日前申报出力的偏差电量；将模型线性化为混合整数线性规划问题后，在MATLAB中调用Cplex求解该模型；

步骤3.2：第二阶段优化；

第二阶段优化基于每次得到间隔15min，未来4h的超短期新能源出力预测，因此第二阶段优化为滚动优化；每次优化的目标为未来4h的收益最大化，决策未来4h中第一个15min的储能参与电力市场交易配额；决策变量包括PES,sell、PES,buy、Pn,G、PES,G、PES,up、PES,down；第二阶段优化得到的储能在各时段参与不同类型交易的电功率即为该时段储能参与电力市场交易的最优配额；

将模型线性化为混合整数线性规划问题后，在MATLAB中调用Cplex求解该模型。