CN115036920B - 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法 - Google Patents

一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115036920B
CN115036920B CN202210792960.0A CN202210792960A CN115036920B CN 115036920 B CN115036920 B CN 115036920B CN 202210792960 A CN202210792960 A CN 202210792960A CN 115036920 B CN115036920 B CN 115036920B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
frequency modulation
capacity
representing
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210792960.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115036920A (zh
Inventor
徐青山
汤容川
方济城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210792960.0A priority Critical patent/CN115036920B/zh
Publication of CN115036920A publication Critical patent/CN115036920A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115036920B publication Critical patent/CN115036920B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241The oscillation concerning frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,属于电力系统市场研究领域;一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法采用VMD‑ST‑QF算法将日前调频指令预测信号分解为高频分量与低频分量,并分别配置给超级电容与锂电池系统;考虑储能参与调频市场的调频容量收益、里程收益以及老化成本,构建储能经济效益最大化为导向的优化目标函数;综合储能本身物理性能约束以及参与调频市场的性能指标约束,构建优化模型的约束条件集合;由于日内实时调频指令相比于日前调频指令预测曲线会做一定的调整导致了调频指令的不确定性,因此,引入条件风险价值改进优化模型目标函数,降低了储能运营商参与日前投标市场的风险系数。

Description

一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法
技术领域
本发明属于电力系统市场研究领域,具体涉及一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法。
背景技术
为了实现“碳达峰·碳中和”的战略目标,海量低压分布式可再生能源系统并入电网的比率不断攀升;但是,随着大量的非旋转发电单元的投入,电力系统的整体转动惯量呈下降趋势,给电力系统的频率安全稳定带来新的挑战。
随着电力系统辅助服务市场的不断推广,储能作为一种性能优越的灵活调节资源,逐步被允许作为独立的个体参与调频辅助服务市场;超级电容作为一种典型的功率型储能器件,具有响应频率快、可循环寿命长,但价格偏高导致无法大规模装备的特点;相比之下,锂电池作为一种能量型储能器件,具有功率密度高、充放电容量大、价格相对低廉的特点;因此,由超级电容-锂电池组成的混合储能系统实现两种类型储能的运行性能以及经济性优势互补。
考虑混合储能运营商参与调频辅助服务市场时,由于运营商容量相比于传统机组较小以至于不足以影响市场价格,只作为价格接受者申报次日调频容量;然而,调频预测曲线与次日实时调频曲线相比存在一定的不确定性偏差,因此,如何结合超级电容-锂电池混合储能的性能优势,决策最优容量投标方法成为一个研究要点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,降低了储能运营商参与日前投标市场的风险系数。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,包括以下步骤:
S1、混合储能运营商获取电网调度中心下发的次日调频指令预测信号S;
S2、通过引入VMD-ST-QF分频算法,将原始信号S解耦为高频分量SHF与低频分量SLF两部分;
S3、将高频分量SHF配置给功率型储能超级电容,并将低频分量SLF配置给容量型储能锂电池;
S4、建立超级电容-锂电池混合储能日前容量最优投标的目标函数以及约束条件模型;
S5、在S4的基础上,进一步考虑调频预测信号的不确定性波动,引入条件风险价值改进优化模型的目标函数。
进一步地,调频信号S为归一化后的指令,即S(i)∈[-1,1],其中,S(i)表示第i个时刻的调频指令:-1表示要求调频组件以最大功率吸收电网能量,1表示要求调频组件以最大功率注入电网能量。
进一步地,解耦后的调频信号配置给超级电容-锂电池混合储能系统后,超级电容与锂电池分别进行独立优化配置,并对优化得出的调频容量申报结果联合上报。
进一步地,所述S4中的目标函数包括调频容量收益
Figure BDA0003731030840000021
调频里程收益/>
Figure BDA0003731030840000022
以及储能元件的老化成本折算/>
Figure BDA0003731030840000023
并且/>
Figure BDA0003731030840000024
进一步地,调频收益
Figure BDA0003731030840000025
计算过程为:
Figure BDA0003731030840000031
Figure BDA0003731030840000032
其中,
Figure BDA0003731030840000033
表示储能的调频容量性能指标;/>
Figure BDA0003731030840000034
表示储能调频里程性能指标;CES表示储能调频容量;MES表示储能调频里程;pc表示储能单位调频容量价格;pm表示储能单位调频里程价格;
Figure BDA0003731030840000035
Figure BDA0003731030840000036
Figure BDA0003731030840000037
Figure BDA0003731030840000038
其中,
Figure BDA0003731030840000039
表示相关性分析指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应曲线RES与指令曲线SES之间的相关性;/>
Figure BDA00037310308400000310
表示延时指标,用以衡量在性能考核时间段Taccess内,储能出力达到指令要求的延时比率,δES表示延时时长;/>
Figure BDA00037310308400000311
表示精确度指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应的精确度,n表示考核时间段内的调频指令点数,VES表示储能一个调度周期内的调频指令绝对值的平均值;k1、k2、k3为各个指标的加权系数。
进一步地,将混合储能的老化成本做线性化处理,折算至每一次充放电过程,所述老化成本折算
Figure BDA00037310308400000312
的计算过程为:
Figure BDA00037310308400000313
其中,
Figure BDA00037310308400000314
为老化成本损失系数记,/>
Figure BDA00037310308400000315
为决策全周期过程中的老化损失记;
Figure BDA00037310308400000316
为储能充放电效率;Δti为决策周期间隔时长;/>
Figure BDA00037310308400000317
为固定老化成本系数,其计算方法如下:
Figure BDA0003731030840000041
/>
Figure BDA0003731030840000042
Figure BDA0003731030840000043
Figure BDA0003731030840000044
Figure BDA0003731030840000045
其中,
Figure BDA0003731030840000046
表示经贴现率折算后储能固定投资成本;/>
Figure BDA0003731030840000047
表示储能全寿命周期运行维护成本;/>
Figure BDA0003731030840000048
表示储能达到使用寿命年限后的可回收利用成本;/>
Figure BDA0003731030840000049
为储能系统额定容量;LES表示储能可运行年限;/>
Figure BDA00037310308400000410
为储能全寿命周期内的总放电量;/>
Figure BDA00037310308400000411
表示储能系统额定功率;/>
Figure BDA00037310308400000412
表示储能单位容量成本系数;/>
Figure BDA00037310308400000413
表示储能单位功率成本系数;/>
Figure BDA00037310308400000414
表示储能运行维护系数;ir表示贴现率;id表示通货膨胀率;krec表示储能可回收利用系数;/>
Figure BDA00037310308400000415
为储能设备所允许的最大荷电状态;/>
Figure BDA00037310308400000416
为储能设备所允许的最小荷电状态;/>
Figure BDA00037310308400000417
为储能系统充放电介于/>
Figure BDA00037310308400000418
区间内的总循环次数。
进一步地,所述约束条件包括:储能充放电约束、储能设备荷电状态约束、锂电池倍率性能约束、调频服务性能约束以及最大投标容量约束;
其中,储能的充放电约束为:
Figure BDA00037310308400000419
其中,ES为超级电容或者锂电池,
Figure BDA00037310308400000420
为0-1变量,表示储能设备在第i个决策时段是充电还是放电;
储能设备荷电状态(SOC)约束为:
Figure BDA0003731030840000051
其中,SOCES(i)为储能的实时荷电状态,
Figure BDA0003731030840000052
为最小放电极限,和/>
Figure BDA0003731030840000053
为最大充电极限;/>
锂电池倍率性能约束为:
Figure BDA0003731030840000054
CB表示锂电池倍率性能;IB表示锂电池的额定充放电电流;Cn表示锂电池的电池安时容量。
调频服务性能约束为:
Figure BDA0003731030840000055
其中,
Figure BDA0003731030840000056
以及/>
Figure BDA0003731030840000057
分别表示参与调频辅助服务市场的储能运营商需在第j个考核周期内的响应时间、响应可持续时间以及可调用频率指标;
最大投标容量约束为:
Figure BDA0003731030840000058
此处假设参与调频辅助市场服务的混合储能运营商在整个调频市场中容量很小,不足以影响市场出清价格,将混合储能运营商视为价格接受者;因此,引入投标调频容量的最大限值约束。
进一步地,在所述S5中,条件风险价值表示在一定置信水平β下的损失值,因此,将条件风险价值中的损失函数定义为负的调频净收益-fR(Pt,ξ),则改进后的基于条件风险价值的混合储能参与调频辅助服务市场的容量申报优化目标为:
Figure BDA0003731030840000061
其中,α表示某一预先设定的损失水平,β表示置信水平,ξ表示调频信号的N个采样,pn为依据历史调频信号统计输出得出的密度函数,Pt为决策变量。
本发明的有益效果:1)考虑到作为功率型储能元件的超级电容器更适合响应调频信号中的高频波形分量,而作为容量型储能元件的锂电池则在响应调频信号低频波动时展现优越性能。因此,将VMD-ST-QF分频算法引入到调频指令预测信号解耦为高低频分量的过程中,并将分解所得的高频分量与低频分量分别配置给超级电容与锂电池系统,以此充分发挥超级电容-锂电池混合储能系统的本身性能,有助于最大化储能运营商的经济收益。
2)构建以储能运营商经济效益最大化为导向的优化目标函数,充分考虑储能参与调频辅助服务市场的调频容量收益、里程收益以及老化成本。综合储能本身物理性能约束以及参与调频市场的性能指标约束,构建优化模型的约束条件集合。
3)考虑到日内实时调频指令相比于日前调频指令预测曲线会做一定的调整导致了调频指令的不确定性,引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)改进优化模型目标函数,降低了储能运营商参与日前投标市场的风险系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法包括以下步骤:
S1、混合储能运营商获取电网调度中心下发的次日调频指令预测信号S;
其中,信号采样时间间隔为t0,总周期为T0,总采样点数为N=T0/t0;调频信号S为归一化后的指令,即S(i)∈[-1,1],其中,S(i)表示第i个时刻的调频指令:-1表示要求调频组件以最大功率吸收电网能量,1表示要求调频组件以最大功率注入电网能量。
S2、将所获取的调频指令预测信号S,通过引入VMD-ST-QF分频算法[1],将原始信号S解耦为高频分量SHF与低频分量SLF两部分。
S3、将高频分量SHF配置给功率型储能超级电容,并将低频分量SLF配置给容量型储能锂电池。
S4、根据S3完成的预测调频信号S的解耦分配结果,建立超级电容-锂电池混合储能日前容量最优投标的目标函数以及约束条件模型;解耦后的调频信号配置给超级电容-锂电池混合储能系统后,超级电容与锂电池分别进行独立优化配置,并对优化得出的调频容量申报结果联合上报;
目标函数主要包括调频容量收益
Figure BDA0003731030840000081
调频里程收益/>
Figure BDA0003731030840000082
以及储能元件的老化成本折算/>
Figure BDA0003731030840000083
并且/>
Figure BDA0003731030840000084
说明:由于调频曲线高低频分量解耦,超级电容与锂电池可以分别独立优化,因此,采用下标ES表示超级电容或者锂电池参数。
其中,调频收益
Figure BDA0003731030840000085
计算过程为:
Figure BDA0003731030840000086
Figure BDA0003731030840000087
其中,
Figure BDA0003731030840000088
表示储能的调频容量性能指标;/>
Figure BDA0003731030840000089
表示储能调频里程性能指标;CES表示储能调频容量;MES表示储能调频里程;pc表示储能单位调频容量价格;pm表示储能单位调频里程价格。
性能指标
Figure BDA00037310308400000810
的计算过程为:
Figure BDA00037310308400000811
Figure BDA00037310308400000812
Figure BDA00037310308400000813
Figure BDA00037310308400000814
其中,
Figure BDA00037310308400000815
表示相关性分析指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应曲线RES与指令曲线SES之间的相关性;/>
Figure BDA00037310308400000816
表示延时指标,用以衡量在性能考核时间段Taccess内,储能出力达到指令要求的延时比率,δES表示延时时长;/>
Figure BDA00037310308400000817
表示精确度指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应的精确度,n表示考核时间段内的调频指令点数,VES表示储能一个调度周期内的调频指令绝对值的平均值;k1、k2、k3为各个指标的加权系数。
老化成本折算
Figure BDA0003731030840000091
的计算过程为:
综合混合储能参与调频市场的充放电量以及循环次数,将混合储能的老化成本做线性化处理,折算至每一次充放电过程,老化成本损失系数记为
Figure BDA0003731030840000092
决策全周期过程中的老化损失记为/>
Figure BDA0003731030840000093
Figure BDA0003731030840000094
其中,
Figure BDA0003731030840000095
为储能充放电效率;Δti为决策周期间隔时长;/>
Figure BDA0003731030840000096
为固定老化成本系数,其计算方法如下:
Figure BDA0003731030840000097
Figure BDA0003731030840000098
Figure BDA0003731030840000099
Figure BDA00037310308400000910
Figure BDA00037310308400000911
/>
其中,
Figure BDA00037310308400000912
表示经贴现率折算后储能固定投资成本;/>
Figure BDA00037310308400000913
表示储能全寿命周期运行维护成本;/>
Figure BDA00037310308400000914
表示储能达到使用寿命年限后的可回收利用成本;/>
Figure BDA00037310308400000915
为储能系统额定容量;LES表示储能可运行年限;/>
Figure BDA00037310308400000916
为储能全寿命周期内的总放电量;/>
Figure BDA00037310308400000917
表示储能系统额定功率;/>
Figure BDA00037310308400000918
表示储能单位容量成本系数;/>
Figure BDA00037310308400000919
表示储能单位功率成本系数;/>
Figure BDA00037310308400000920
表示储能运行维护系数;ir表示贴现率;id表示通货膨胀率;krec表示储能可回收利用系数;/>
Figure BDA00037310308400000921
为储能设备所允许的最大荷电状态;/>
Figure BDA00037310308400000922
为储能设备所允许的最小荷电状态;/>
Figure BDA00037310308400000923
为储能系统充放电介于/>
Figure BDA00037310308400000924
区间内的总循环次数。
约束条件综合考虑超级电容-锂电池混合储能系统的物理约束,包括:储能充放电约束、储能设备荷电状态约束、锂电池倍率性能约束、调频服务性能约束以及最大投标容量约束;(说明:与目标函数构建过程一致,由于超级电容与锂电池独立优化,下标ES表示超级电容和锂电池的公共约束);
1)储能的充放电约束条件:
储能设备在运行过程中,其充放电功率幅值不得超过设备的预设额定值;这样可以避免因过大的充放电流造成的设备损坏和寿命折损;构建储能的充放电约束条件如下:
Figure BDA0003731030840000101
其中,ES为超级电容或者锂电池,
Figure BDA0003731030840000102
为0-1变量,表示储能设备在第i个决策时段是充电还是放电。
2)储能设备荷电状态约束:
在每个调度周期始末储能系统的荷电状态(SOC)应保持一致,以此保证设备长期连续运行;同时,还需要保证储能的SOC在任何时刻都必须控制在最小放电极限
Figure BDA0003731030840000103
和最大充电极限/>
Figure BDA0003731030840000104
之间;构建的SOC约束表达式如下:
Figure BDA0003731030840000105
其中,SOCES(i)为储能的实时荷电状态。
3)锂电池倍率性能约束:
由于充放电在电池的两极发生反应,电池的循环寿命直接受到充放电频次影响;相比之下,超级电容的充放电过程不涉及化学反应,所以充放电的频次对超级电容的循环寿命影响很小;构建锂电池的倍率性能约束如下:
Figure BDA0003731030840000111
CB表示锂电池倍率性能;IB表示锂电池的额定充放电电流;Cn表示锂电池的电池安时容量。
4)频服务性能约束:
调频辅助服务市场会周期性考核储能系统参与调频辅助服务市场行为的性能指标;因此,参与调频辅助服务市场的储能运营商需在第j个考核周期内的响应时间
Figure BDA0003731030840000112
响应可持续时间/>
Figure BDA0003731030840000113
以及可调用频率指标/>
Figure BDA0003731030840000114
满足指标要求;同时,储能的调频容量和调频里程也要达到一定的考核要求,以保证可以继续参与市场行为;
Figure BDA0003731030840000115
5)最大投标容量约束:
此处假设参与调频辅助市场服务的混合储能运营商在整个调频市场中容量很小,不足以影响市场出清价格,将混合储能运营商视为价格接受者;因此,引入投标调频容量的最大限值约束;
Figure BDA0003731030840000116
S5、根据S4所建立的混合储能参与调频辅助服务市场的容量最优投标优化模型,进一步考虑调频预测信号的不确定性波动,引入条件风险价值(CVaR)改进优化模型的目标函数;
调频辅助服务市场中,混合储能容量投标决策的主要数据基础是日前调频信号的预测数据S,考虑到日前预测数据相比于次日实时市场存在一定偏差,引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)保证储能运营商参与调频市场时的不确定性导致的风险损失,可以在保障一定水平收益的前提下具备一定的风险规避能力;
条件风险价值(CVaR)表示在一定置信水平β下的损失值,因此,将CVaR中的损失函数定义为负的调频净收益-fR(Pt,ξ),则改进后的基于CVaR的混合储能参与调频辅助服务市场的容量申报优化目标为:
Figure BDA0003731030840000121
其中,α表示某一预先设定的损失水平,β表示置信水平,ξ表示调频信号的N个采样,pn为依据历史调频信号统计输出得出的密度函数,Pt为决策变量。
注:[1]Rongchuan Tang,Qingshan Xu,Jicheng Fang,et cl.Optimalconfiguration strategy of hybrid energy storage system on industrial loadside based on frequency division algorithm.Journal ofEnergy Storage.Vol:50,2022.
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、混合储能运营商获取电网调度中心下发的次日调频指令预测信号S;
S2、通过引入VMD-ST-QF分频算法,将原始信号S解耦为高频分量SHF与低频分量SLF两部分;
S3、将高频分量SHF配置给功率型储能超级电容,并将低频分量SLF配置给容量型储能锂电池;
S4、建立超级电容-锂电池混合储能日前容量最优投标的目标函数以及约束条件模型;
S5、在S4的基础上,进一步考虑调频预测信号的不确定性波动,引入条件风险价值改进优化模型的目标函数;
解耦后的调频信号配置给超级电容-锂电池混合储能系统后,超级电容与锂电池分别进行独立优化配置,并对优化得出的调频容量申报结果联合上报;
所述S4中的目标函数包括调频容量收益
Figure QLYQS_1
调频里程收益/>
Figure QLYQS_2
以及储能元件的老化成本折算/>
Figure QLYQS_3
并且/>
Figure QLYQS_4
调频收益
Figure QLYQS_5
计算过程为:
Figure QLYQS_6
Figure QLYQS_7
其中,
Figure QLYQS_8
表示储能的调频容量性能指标;/>
Figure QLYQS_9
表示储能调频里程性能指标;CES表示储能调频容量;MES表示储能调频里程;pc表示储能单位调频容量价格;pm表示储能单位调频里程价格;
Figure QLYQS_10
Figure QLYQS_11
Figure QLYQS_12
Figure QLYQS_13
其中,
Figure QLYQS_14
表示相关性分析指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应曲线RES与指令曲线SES之间的相关性;/>
Figure QLYQS_15
表示延时指标,用以衡量在性能考核时间段Taccess内,储能出力达到指令要求的延时比率,δES表示延时时长;/>
Figure QLYQS_16
表示精确度指标,用以衡量在性能考核时间段内储能响应的精确度,n表示考核时间段内的调频指令点数,VES表示储能一个调度周期内的调频指令绝对值的平均值;k1、k2、k3为各个指标的加权系数;
将混合储能的老化成本做线性化处理,折算至每一次充放电过程,所述老化成本折算
Figure QLYQS_17
的计算过程为:/>
Figure QLYQS_18
其中,
Figure QLYQS_19
为老化成本损失系数,/>
Figure QLYQS_20
为决策全周期过程中的老化损失;/>
Figure QLYQS_21
为储能充放电效率;Δti为决策周期间隔时长;/>
Figure QLYQS_22
为老化成本损失系数,其计算方法如下:
Figure QLYQS_23
Figure QLYQS_24
Figure QLYQS_25
Figure QLYQS_26
Figure QLYQS_27
其中,
Figure QLYQS_30
表示经贴现率折算后储能固定投资成本;/>
Figure QLYQS_32
表示储能全寿命周期运行维护成本;/>
Figure QLYQS_36
表示储能达到使用寿命年限后的可回收利用成本;/>
Figure QLYQS_29
为储能系统额定容量;LES表示储能可运行年限;/>
Figure QLYQS_34
为储能全寿命周期内的总放电量;/>
Figure QLYQS_38
表示储能系统额定功率;
Figure QLYQS_40
表示储能单位容量成本系数;/>
Figure QLYQS_28
表示储能单位功率成本系数;/>
Figure QLYQS_33
表示储能运行维护系数;ir表示贴现率;id表示通货膨胀率;krec表示储能可回收利用系数;/>
Figure QLYQS_37
为储能设备所允许的最大荷电状态;/>
Figure QLYQS_39
为储能设备所允许的最小荷电状态;/>
Figure QLYQS_31
为储能系统充放电介于/>
Figure QLYQS_35
区间内的总循环次数。
2.根据权利要求1所述的一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,其特征在于,调频信号S为归一化后的指令,即S(i)∈[-1,1],其中,S(i)表示第i个时刻的调频指令:-1表示要求调频组件以最大功率吸收电网能量,1表示要求调频组件以最大功率注入电网能量。
3.根据权利要求1所述的一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,其特征在于,所述约束条件包括:储能充放电约束、储能设备荷电状态约束、锂电池倍率性能约束、调频服务性能约束以及最大投标容量约束;
其中,储能的充放电约束为:
Figure QLYQS_41
其中,ES为超级电容或者锂电池,
Figure QLYQS_42
为0-1变量,表示储能设备在第i个决策时段是充电还是放电;
储能设备荷电状态(SOC)约束为:
Figure QLYQS_43
其中,SOCES(i)为储能的实时荷电状态,
Figure QLYQS_44
为最小放电极限,和/>
Figure QLYQS_45
为最大充电极限;
锂电池倍率性能约束为:
Figure QLYQS_46
CB表示锂电池倍率性能;IB表示锂电池的额定充放电电流;Cn表示锂电池的电池安时容量;
调频服务性能约束为:
Figure QLYQS_47
其中,
Figure QLYQS_48
以及/>
Figure QLYQS_49
分别表示参与调频辅助服务市场的储能运营商需在第j个考核周期内的响应时间、响应可持续时间以及可调用频率指标;
最大投标容量约束为:
Figure QLYQS_50
此处假设参与调频辅助市场服务的混合储能运营商在整个调频市场中容量很小,不足以影响市场出清价格,将混合储能运营商视为价格接受者;因此,引入投标调频容量的最大限值约束。
4.根据权利要求1所述的一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法,其特征在于,在所述S5中,条件风险价值表示在一定置信水平β下的损失值,因此,将条件风险价值中的损失函数定义为负的调频净收益-fR(Pt,ξ),则改进后的基于条件风险价值的混合储能参与调频辅助服务市场的容量申报优化目标为:
Figure QLYQS_51
其中,α表示某一预先设定的损失水平,β表示置信水平,ξ表示调频信号的N个采样,pn为依据历史调频信号统计输出得出的密度函数,Pt为决策变量。
CN202210792960.0A 2022-07-05 2022-07-05 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法 Active CN115036920B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210792960.0A CN115036920B (zh) 2022-07-05 2022-07-05 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210792960.0A CN115036920B (zh) 2022-07-05 2022-07-05 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115036920A CN115036920A (zh) 2022-09-09
CN115036920B true CN115036920B (zh) 2023-03-28

Family

ID=83129283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210792960.0A Active CN115036920B (zh) 2022-07-05 2022-07-05 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115036920B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116436059B (zh) * 2023-02-07 2023-12-12 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 一种混合储能系统及其调度方法
CN117543617A (zh) * 2023-11-06 2024-02-09 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 用于调频辅助服务市场和能量市场的联合出清方法及系统
CN117200261B (zh) * 2023-11-07 2024-02-06 深圳海辰储能科技有限公司 一种基于电网调频的储能设备控制方法、装置和存储介质
CN117277357B (zh) * 2023-11-22 2024-01-26 西安热工研究院有限公司 采用液流电池的新型火电储能调频方法、系统及电子设备
CN117691630B (zh) * 2024-02-04 2024-04-30 西安热工研究院有限公司 一种基于vmd-ceemd的电力系统调频方法和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104158202A (zh) * 2014-08-08 2014-11-19 东南大学 一种混合储能平抑风电功率波动系统及其协调控制方法
CN106786696A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 东南大学 一种基于模糊逻辑控制器的混合储能系统控制方法
CN114091825A (zh) * 2021-10-22 2022-02-25 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 新-储电站参与电能量-调频辅助服务市场的竞价方法
CN114421460A (zh) * 2022-01-12 2022-04-29 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 一种含电动汽车聚合商的多功能电网调度系统及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2190097B1 (en) * 2008-11-25 2012-05-16 ABB Research Ltd. Method for operating an energy storage system
US9906057B2 (en) * 2014-10-09 2018-02-27 Nec Corporation Modular multilvel converter and control framework for hybrid energy storage
CN104466997B (zh) * 2014-11-28 2017-02-22 广东易事特电源股份有限公司 分层分布式微电网储能电池配置方法
CN110880794B (zh) * 2019-12-11 2021-02-26 华中科技大学 一种混合储能虚拟同步发电机的功率分配方法及装置
CN111476647A (zh) * 2020-03-31 2020-07-31 国网安徽省电力有限公司合肥供电公司 基于最差条件风险价值的储能聚合商投标方法
CN112968450A (zh) * 2021-03-11 2021-06-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种储能参与调频的储能系统效益评估方法
CN113627991A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 东南大学 一种调频市场环境下需求响应聚合商的竞标方法及系统
CN113779874B (zh) * 2021-08-30 2023-06-30 国网福建省电力有限公司 一种离网微电网建设的多目标优化方法
CN113988468A (zh) * 2021-12-23 2022-01-28 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种基于全寿命周期成本折算的配电电缆退役决策方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104158202A (zh) * 2014-08-08 2014-11-19 东南大学 一种混合储能平抑风电功率波动系统及其协调控制方法
CN106786696A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 东南大学 一种基于模糊逻辑控制器的混合储能系统控制方法
CN114091825A (zh) * 2021-10-22 2022-02-25 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 新-储电站参与电能量-调频辅助服务市场的竞价方法
CN114421460A (zh) * 2022-01-12 2022-04-29 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 一种含电动汽车聚合商的多功能电网调度系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115036920A (zh) 2022-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115036920B (zh) 一种混合储能参与调频辅助服务市场的容量投标方法
US20220077686A1 (en) Optimal configuration method for hybrid energy storage of grid-connected wind storage power generation system
CN113315144B (zh) 一种新能源电厂共享储能参与调频的储能系统运行方法
CN108376989A (zh) 一种基于多智能体的电池储能电站分区控制方法及系统
CN113682203B (zh) 基于燃料电池有轨电车全生命周期状态的能量调控方法
CN112736952A (zh) 考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法
CN113176511A (zh) 考虑健康状态的储能充放电优化方法及系统
CN115473285A (zh) 基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法
CN115000985A (zh) 一种用户侧分布式储能设施聚合管控方法及系统
CN113659623B (zh) 一种基于布林线理论的风储联合系统的优化方法及系统
CN114820046A (zh) 一种区域电网混合储能辅助调频经济优化与补偿定价方法
CN114204562B (zh) 一种考虑电动汽车与光伏的混合储能优化方法及系统
CN110531269B (zh) 一种串并联组合式电池堆的soc估算方法及电池管理系统
CN116544982A (zh) 一种光伏消纳与峰谷套利的光储系统及其控制方法
CN109245143B (zh) 一种考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行方法
CN106230010B (zh) 一种百兆瓦电池储能系统容量优化配置方法和系统
CN109004642B (zh) 用于平抑分布式电源功率波动的配网分布式储能评价方法
CN116108981A (zh) 考虑分时电价的虚拟电厂电化学储能电站的容量优化配置方法
CN114172180A (zh) 考虑退化成本的电池储能参与调峰双层滚动优化控制方法
CN112861376A (zh) 一种基于单元调度模型的评估方法及装置
Ke et al. Comprehensive Economic Benefit Assessment Method and Example of Energy Storage Based on Power Grid
CN111313478A (zh) 一种基于功率平滑的可再生能源储能优化配置方法
CN117353337B (zh) 一种提高电化学储能系统运行效率的控制方法
Wang et al. Study on economy of hybrid energy storage system participating in secondary frequency regulation
CN113343443B (zh) 一种不同soc的锂电池预制舱功率分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant