计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法和装置与流程

本发明涉及储能参与市场调度优化，具体涉及计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法和装置。

背景技术：

1、随着新型电力系统的构建，新能源装机占比不断上升，传统火电等可靠性电源占比逐步降低，叠加极端气候对水电出力的影响，电力系统响应与调节能力将被大大削弱。储能电站凭借其快速响应能力能够充分满足负荷调节需求需要，对于促进新能源高比例消纳、保障电力安全供应和提高电力系统运行效率具有重要作用，将成为未来新型电力系统构建的关键环节。

2、当前阶段储能电站面临投资成本高，回报率低，社会投资意愿不强等问题，随着电力市场化改革的加快推进，储能电站面临与市场发展不够衔接、激励约束机制不够健全等问题。同时，与规模化储能的发展相关的峰谷电价、辅助服务市场及与储能相关的补贴政策等，难以支撑储能获得稳定收入以实现成本回收。此外，储能电站参与电网调峰、调频等功能的实际经济价值也难以通过现有市场机制和系统运行模式实现稳定的收益。

3、目前，大部分已建成的储能电站能够承担电网调频、调峰需求，但是现有的调度方案不成熟、不均衡，难以使储能电站达到优化电网的设计需求，导致储能资源浪费。同时，参与调峰、调频等辅助服务功能的运行策略不完善也极大的影响储能电站的发展。由此，亟需对如何充分发挥储能电站在电网系统中的优化调度作用进行深入研究。

4、对于储能成本分析方面，当前对于储能电站成本效益分析主要集中在储能电站系统经济性评估模型的构建，通过考虑建设成本、运维费用、储能功率和电能放电功率等多个因素，综合评估不同方案的经济效益。但目前国内存在着储能电站经济性相对较低、储能电站和电力市场之间缺乏有效的协同等问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法和装置，构建了储能参与现货市场和调频市场两部制充放电的收益测算模型，提出了考虑储能全寿命周期的成分分析策略，综合构成储能参与市场调度优化方法，以期为我国储能电站运营模式提供有效路径。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法，该方法包括：

4、将储能电站建设成本分割至储能电站各服役年份，同时结合现行储能电站参与现货市场和调频市场机制，构建储能参与市场交易调度结构描述；

5、根据储能参与现货市场的直接效益指标和间接效益指标，构建储能参与现货市场的收益测算模型；

6、根据不同储能电站特性、提出响应时间、调节速度和削峰填谷效果指标，构建综合指标；并将综合指标作为划分储能参与调频市场的收益，得到储能参与调频市场的收益测算模型；

7、根据储能电站全寿命周期成本，构建储能电站建设成本分析模型；

8、基于储能参与电能量市场和辅助服务市场运营，以最大化收益为目标，确定计及储能全寿命周期的调度策略模型；

9、采用cplex技术对调度策略模型进行求解，得到计及储能全寿命周期的参与市场调度策略。

10、进一步地，综合指标的表达式为：

11、

12、

13、

14、

15、式中，ki为调频资源在第i个调度周期内的综合调频性能指标，ε1为的权重系数，ε2为的权重系数，ε3为的权重系数；为调频资源在第i个调度周期的响应时间，k为第i个调度周期内发出的调频指令总数；ti,j为调频资源在第i个调度周期内响应第j个调频指令的时间；为调频资源在第i个调度周期的调节速度，vsta为调频市场所给出的标准调节速度；为调频资源在第i个调度周期内响应第j个调频指令的实际调节速度；为调频资源在第i个调度周期内的调节精度，和分别为为调频资源在第i个调度周期内响应第j个调频指令的要求出力和实际出力。

16、进一步地，直接效益指标是指储能系统投运后直接产生的效益，包括电能在低价储存高价释放的差价效益、清洁能源电量效益以及补贴效益；

17、间接效益指标是指通过配置纯凝系统，延缓电网侧设备投资所带来的效益。

18、进一步地，调度策略模型为：

19、

20、式中，t为时刻点序号；n为年调度周期；rcap表示单日容量收益，rmil表示单日里程收益；rtotal表示储能电站参与现货市场总收益；c为储能电站的全寿命周期成本。

21、进一步地，采用cplex技术对调度策略模型进行求解，包括：

22、对调度策略模型输入初始数据，初始数据包括储能电站寿命周期、建设成本参数、交易参数以及折现率等；

23、考虑储能全寿命周期的成本、现货和调频市场总收益，以最大化收益为目标函数，并为调度策略模型构建约束条件；

24、采用cplex技术对调度策略模型进行求解，得到计及储能全寿命周期的参与市场调度策略。

25、进一步地，计及储能全寿命周期的参与市场调度策略包括储能每个时刻参与现货市场和调频市场的量，以及充放电计划。

26、进一步地，约束条件包括：

27、

28、

29、

30、

31、

32、kdown≤ssoc,t≤kup  (26)

33、-δpi≤pi,t-pi,t-1≤δpi  (27)

34、式中，式(21)和式(22)分别为系统调频容量需求、里程需求约束，和分别表示时段t需满足的系统调平容量需求和里程需求；式(23)表示时段t资源i的acg中标容量ci,t不得超过其申报的acg可用调频容量式(24)表示时段t资源i在现货市场的出力与其在调频辅助服务市场的中标容量之和ci,t必须在其自身出力下限pimin与上限pimax范围之内；式(25)表示在任意一次响应过程中，某一特定资源只能处于上调频或下调频中的一种状态，和分别为资源i在第j次响应调频指令信号时的上调频或下调频标志位，为0-1变量，取值为1时表示运行于相应的调频状态，为0时表示不运行于相应的调频状态；式(26)为储能的soc约束，ssoc,t为时段t储能的soc，kdown和kup分别为soc的下限和上限；式(27)为调频资源的爬坡约束，pi,t和pi,t-1分别为时段t和t-1资源i在能量市场和调频辅助服务市场的出力总和，δpi为资源i在一个时段内允许升降的出力，其值可通过查询不同类型资源的爬坡速率确定。

35、第二方面，本发明又提供了计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化装置，该装置使用上述的计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法；该装置包括：

36、储能参与市场交易调度结构构建单元，用于将储能电站建设成本分割至储能电站各服役年份，同时结合现行储能电站参与现货市场和调频市场机制，构建储能参与市场交易调度结构描述；

37、储能参与现货市场测算单元，用于根据储能参与现货市场的直接效益指标和间接效益指标，构建储能参与现货市场的收益测算模型；

38、储能参与调频市场测算单元，用于根据不同储能电站特性、提出响应时间、调节速度和削峰填谷效果指标，构建综合指标；并将综合指标作为划分储能参与调频市场的收益，得到储能参与调频市场的收益测算模型；

39、储能电站全寿命周期成本分析单元，用于根据储能电站全寿命周期成本，构建储能电站建设成本分析模型；

40、调度策略模型确定单元，用于基于储能参与电能量市场和辅助服务市场运营，以最大化收益为目标，确定计及储能全寿命周期的调度策略模型；

41、调度策略求解单元，用于采用cplex技术对调度策略模型进行求解，得到计及储能全寿命周期的参与市场调度策略。

42、第三方面，本发明又提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法。

43、第四方面，本发明又提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法。

44、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

45、本发明计及全寿命周期成本的储能参与市场调度优化方法和装置，以保障电网稳定运行、促进电网可持续发展为目标，考虑全寿命周期理论，分析评价国内储能电站建设成本效益，考虑储能电站参与现货市场和调频市场收益，以充分调动储能参与市场为目标，并测算储能电站所获收益，形成最大化储能电站收益的调频调度策略。具体地，构建了储能参与现货市场和调频市场两部制电价的收益测算模型，提出了考虑储能全寿命周期的成分分析策略，综合构成储能参与市场调度优化方法，以期为我国储能电站运营模式提供有效路径。