CN116703449A - 储能容量价格方案的构建方法、装置、电子设备和介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种储能容量价格方案构建方法、装置、电子设备和存储介质，该方法和装置具体为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。本方案基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，从而提高了共享储能能力的利用率。

Description

储能容量价格方案的构建方法、装置、电子设备和介质
技术领域
本申请涉共享储能技术领域，更具体地说，涉及一种储能容量价格方案的构建方法、装置、电子设备和介质。
背景技术
共享储能是由第三方或厂商负责投资、运维，并作为出租方将储能系统的功率和容量以商品形式租赁给目标用户的一种商业运营模式，秉承“谁受益、谁付费”的原则向承租方收取租金。用户可以在服务时限内享有储能充放电权力来满足自身供能需求，无需自主建设储能电站，大幅减低原始资金投入。第三方投资建设的集中式大型独立储能电站将原本仅服务于单一个体的储能服务于多个个体，通过科学地协调控制，为用户提供有效服务。
共享储能容量的服务定价包含储能运营商的定价和用户的响应。相应的定价策略需要考虑储能运营商和用户的相互影响因素、以及用户侧光伏出力的影响因素，从而最大化储能运营商的储能利用率。本申请的发明人在实践中发现，目前共享储能容量的服务定价方案中的考量因素多集中于固定容量分配，即固定时间内分配给相应用户固定的储能容量，导致储能利用率较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种储能容量价格方案的构建方法、装置、电子设备和介质，用于基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，以提高共享储能能力的利用率。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种储能容量价格方案构建方法，应用于电子设备，所述构建方法包括步骤：
构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，所述服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；
基于所述服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，所述运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；
对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
可选的，所述主从博弈的双方包括领导者和跟随者，其中：
所述领导者为所述共享储能运营商；
所述跟随者为所述分布式光伏用户。
可选的，所述上层决策模型的约束条件包括所述共享储能运营商的容量限制和价格限制。
可选的，所述下层决策模型的决策变量为分布式光伏用户的充放电功率。
可选的，所述对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案，包括步骤：
将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，基于所述KKT条件并结合松弛约束和上层问题对所述运行双层模型进行联合求解，得到作为所述储能容量价格方案的纳什均衡解。
一种储能容量价格方案构建装置，应用于电子设备，所述构建装置包括：
框架构建模块，被配置为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，所述服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；
模型构建模块，被配置为基于所述服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，所述运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；
模型求解模块，被配置为对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
可选的，所述主从博弈的双方包括领导者和跟随者，其中：
所述领导者为所述共享储能运营商；
所述跟随者为所述分布式光伏用户。
可选的，所述模型求解模块被配置为将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，基于所述KKT条件并结合松弛约束和上层问题对所述运行双层模型进行联合求解，得到作为所述储能容量价格方案的纳什均衡解。
一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行所述计算机程序或指令，以使所述电子设备实现如上所述的构建方法。
一种介质，应用于电子设备，所述介质承载有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序能够被所述电子设备执行，以使所述电子设备实现如上所述的构建方法。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种储能容量价格方案构建方法、装置、电子设备和存储介质，该方法和装置具体为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。本方案基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，从而提高了共享储能能力的利用率。
具体而言，本申请通过搭建“动态容量-市场交易-均衡决策”的闭环决策链条，合理量化了动态容量对于定价决策影响，避免了定价决策时未考虑容量灵活变化可能带来的经济影响问题。有效提高了共享储能应对负荷变化的运行裕度，避免了负荷对电价响应造成的容量租赁减少问题，是面向未来双碳目标的电网运行新方法。同时兼顾了应对负荷变化的系统灵活性以及共享储能运营商和用户侧两个主体的互动性，具备可实施价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的一种储能容量价格方案构建方法的流程图；
图2为本申请实施例的一种储能容量价格方案构建装置的框图；
图3为本申请实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例的一种储能容量价格方案构建方法的流程图。
如图1所示，本实施例提供的构建方法应用于电子设备，该电子设备可以理解为具有数据计算和信息处理能力的计算机、服务器或嵌入式设备，其中该构建方法用于基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，该构建方法包括如下步骤：
S1、构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架。
本实施例的服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户。储能运营商通过向光伏用户提供储能容量服务获取利润，光伏用户利用储能，并通过电网购电和光伏发电满足负荷需求。
S2、基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型。
主从博弈的双方分别为领导者和跟随者，领导者包括共享储能运营商，跟随者是光伏用户。共享储能运营商先确定容量服务价格，光伏用户跟在领导者之后制定用电计划即充放电功率。主从博弈领导者的决策目标是使运行周期内的利润之和最大化，如式(1)所示。
其中，表示容量单价，/>表示用户租赁容量百分比，E表示储能总容量。
该运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型。
上层决策模型的约束中包括储能运营商所分配的容量限制和价格限制，其中变量集包括总容量上限约束和定价。
式中，ccap分别表示容量单价上限和下限。
下层用户的决策模型的目标为最小化用电成本，决策变量为用户的充放电功率情况，如式(4-20)所示。通过联合求解上层决策模型和下层决策模型，能够得到容量服务价格和用户充放电功率。
S3、对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，如式(21-32)所示，并基于KKT条件并结合松弛约束和上层问题对运行双层模型进行联合求解，得到作为储能容量价格方案的纳什均衡解。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种储能容量价格方案构建方法，该方法应用于电子设备，具体为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。本方案基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，从而提高了共享储能能力的利用率。
具体而言，本申请通过搭建“动态容量-市场交易-均衡决策”的闭环决策链条，合理量化了动态容量对于定价决策影响，避免了定价决策时未考虑容量灵活变化可能带来的经济影响问题。有效提高了共享储能应对负荷变化的运行裕度，避免了负荷对电价响应造成的容量租赁减少问题，是面向未来双碳目标的电网运行新方法。同时兼顾了应对负荷变化的系统灵活性以及共享储能运营商和用户侧两个主体的互动性，具备可实施价值。
本实施例以3个含分布式光伏用户为测试对象，验证所提出方案的效率和实用性。表1总结了算例参数设定值。以下所有数值计算均在MATLAB软件中，应用YALM IP和GUROBI计算器进行求解。形成的方案具体如表2所示。
表1
表2
经检验，与不考虑动态容量分配的共享储能容量服务定价方案相比，本申请提出的考虑动态容量分配的共享储能容量服务定价方案将充分利用共享储能容量，有效避免了储能的低效运行，有效保障了系统安全稳定可靠运行，
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机。
实施例二
图2为本申请实施例的一种储能容量价格方案构建装置的框图。
如图2所示，本实施例提供的构建装置应用于电子设备，该电子设备可以理解为具有数据计算和信息处理能力的计算机、服务器或嵌入式设备，其中该构建方法用于基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，该构建装置包括框架构建模块10、模型构建模块20和模型求解模块30。
框架构建模块用于构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架。
本实施例的服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户。储能运营商通过向光伏用户提供储能容量服务获取利润，光伏用户利用储能，并通过电网购电和光伏发电满足负荷需求。
模型构建模块用于基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型。
主从博弈的双方分别为领导者和跟随者，领导者包括共享储能运营商，跟随者是光伏用户。共享储能运营商先确定容量服务价格，光伏用户跟在领导者之后制定用电计划即充放电功率。主从博弈领导者的决策目标是使运行周期内的利润之和最大化，如式(1)所示。
其中，表示容量单价，/>表示用户租赁容量百分比，E表示储能总容量。
该运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型。
上层决策模型的约束中包括储能运营商所分配的容量限制和价格限制，其中变量集包括总容量上限约束和定价。
式中，ccap分别表示容量单价上限和下限。
下层用户的决策模型的目标为最小化用电成本，决策变量为用户的充放电功率情况，如式(4-20)所示。通过联合求解上层决策模型和下层决策模型，能够得到容量服务价格和用户充放电功率。
模型求解模块用于对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，如式(21-32)所示，并基于KKT条件并结合松弛约束和上层问题对运行双层模型进行联合求解，得到作为储能容量价格方案的纳什均衡解。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种储能容量价格方案构建装置，该装置应用于电子设备，具体为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。本方案基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，从而提高了共享储能能力的利用率。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
实施例三
图3为本申请实施例的一种电子设备的框图。
下面参考图3所示，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备的结构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。该电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)301，其可以根据存储在只读存储器ROM中的程序或者从输入装置306加载到随机访问存储器RAM303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置、ROM以及RAM通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
通常，以下装置可以连接至I/O接口：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置307；包括例如磁带、硬盘等的存储装置308；以及通信装置309。通信装置309可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
实施例四
本实施例提供了一种计算机可读的介质，该介质应用于电子设备，上述介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；基于服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；对运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。本方案基于动态原理实现储能容量价格方案的构建，以使共享储能系统的储能容量价格更为科学合理，从而提高了共享储能能力的利用率。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种储能容量价格方案构建方法，应用于电子设备，其特征在于，所述构建方法包括步骤：
构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，所述服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；
基于所述服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，所述运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；
对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述主从博弈的双方包括领导者和跟随者，其中：
所述领导者为所述共享储能运营商；
所述跟随者为所述分布式光伏用户。
3.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述上层决策模型的约束条件包括所述共享储能运营商的容量限制和价格限制。
4.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述下层决策模型的决策变量为分布式光伏用户的充放电功率。
5.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案，包括步骤：
将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，基于所述KKT条件并结合松弛约束和上层问题对所述运行双层模型进行联合求解，得到作为所述储能容量价格方案的纳什均衡解。
6.一种储能容量价格方案构建装置，应用于电子设备，其特征在于，所述构建装置包括：
框架构建模块，被配置为构建考虑动态容量分配的共享储能容量的服务框架，所述服务框架包括共享储能运营商和多个分布式光伏用户；
模型构建模块，被配置为基于所述服务框架构建基于主从博弈的运行双层模型，所述运行双层模型包括上层决策模型和下层决策模型；
模型求解模块，被配置为对所述运行双层模型进行求解运算，得到储能容量价格方案。
7.如权利要求所述的构建装置，其特征在于，所述主从博弈的双方包括领导者和跟随者，其中：
所述领导者为所述共享储能运营商；
所述跟随者为所述分布式光伏用户。
8.如权利要求6所述的构建装置，其特征在于，所述模型求解模块被配置为将每个所述分布式光伏用户的决策问题构建为KKT条件，基于所述KKT条件并结合松弛约束和上层问题对所述运行双层模型进行联合求解，得到作为所述储能容量价格方案的纳什均衡解。
9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行所述计算机程序或指令，以使所述电子设备实现如权利要求1～5任一项所述的构建方法。
10.一种介质，应用于电子设备，其特征在于，所述介质承载有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序能够被所述电子设备执行，以使所述电子设备实现如权利要求1～5任一项所述的构建方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112132638A (zh) * 2020-10-22 2020-12-25 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种储能上网定价系统及方法

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