考虑碳减排效益的光储系统参与能量-调频市场投标方法

本发明属于电力市场。

背景技术：

1、随着新能源发电规模的不断扩大，新能源参与市场交易已成为必然趋势。以光伏发电为代表的新能源发电企业因为运营成本低，在电力市场中具有较大的竞争优势，且随着我国碳交易市场的发展不断成熟，光伏电站还可以通过ccer机制交易，在碳交易市场中获得一定的碳减排效益，以提升自身的运行收益。但是由于光伏发电受太阳辐射强度影响较大，出力存在一定的波动性和随机性，其独自参与市场竞价存在着较大的交易风险，给电力市场的运行也带来了诸多不确定因素。

2、为进一步推动新能源企业市场化发展，近年来国家已出台相关政策文件鼓励新能源场站配置储能，以提高新能源企业在电力市场的竞争能力。储能可以实现精准的负荷变化跟踪，具有响应速度快、可双向调节等优势，通过为光伏电站配置储能可以有效促进光伏发电消纳，平抑光伏出力波动、提高光伏发电经济效益、增强电网安全运行水平。相较于光储系统总体发展形势，目前在光储系统协同参与电力市场与碳市场(简称电-碳市场)方面的研究较少，光储系统参与碳排放交易的行为对其建设发展的影响尚不明晰。在新型电力市场环境下，针对性地对光储系统进行合理的运行优化，对提高光储系统的经济效益，减小电力系统的调频备用压力具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是充分考虑碳交易对光储系统发展建设的影响，通过求解得到光储系统参与多个市场的最优投标策略，在激励光储系统节能减排积极性的同时提升光储系统经济效益的考虑碳减排效益的光储系统参与能量-调频市场投标方法。

2、本发明的步骤是：

3、s1、将光储系统的碳减排效益量化为经济性指标纳入目标函数中，构建光储系统参与市场交易的日前-实时两阶段多时间尺度投标优化模型；

4、s11、投标优化模型为：

5、①日前市场：

6、联合系统的总利润包括光储系统在电能量市场收益、调频市场收益、实时平衡市场的预期收益、碳减排收益和储能寿命折旧成本五个部分，所建立的目标函数如式(1)所示：

7、（1）

8、1)日前电能量市场收益

9、（2）

10、式中：为时段间隔总数；为 t时段日前电能量市场电价；为光伏电站参与日前电能量市场竞价时提交的各时段竞标出力；和分别为 t时段储能在日前电能量市场中的放电功率和充电功率；为单个时段长度；

11、2)调频市场收益

12、（3）

13、式中：和分别为 t时段向上调频电价和向下调频电价；和分别为 t时段光伏电站在调频市场申报的上调出力和下调出力；和分别为 t时段储能在调频市场申报的上调出力和下调出力；

14、3)实时平衡市场预期收益

15、光储联合系统在实时平衡市场的预计收益如下所示：

16、（4）

17、（5）

18、式中：为场景数；为第 s个场景发生的概率；和分别为 t时段实时平衡市场中正负不平衡电量的结算电价；和分别为在 t时段场景 s下的正负不平衡功率；

19、4)碳减排收益

20、（6）

21、（7）

22、式中：为表征光储系统在ccer市场历史履约情况的指标；为ccer价格；为电网边际排放因子；为光储系统日前计划上网功率；

23、5)储能寿命折旧成本

24、设定为调频电量系数，在一个控制周期内，调频信号均值约为0，因此使用表示储能充放电总量均值

25、（8）

26、式中：为储能寿命折损成本系数；为储能跟踪光伏出力计划的充(放)电功率；

27、s12、光储系统参与日前市场投标的约束条件主要包括系统平衡约束、光伏出力约束、储能功率约束以及储能电量约束，具体如下：

28、1)系统平衡约束

29、（9）

30、（10）

31、式中：为 t时段场景 s下的光伏实际出力；为储能在 t时段场景 s下的运行功率，其中在充电时为正，放电时为负；

32、2)光伏出力约束

33、（11）

34、式中：为光伏电站日前各时段预测出力；为表示不平衡功率状态的0-1变量；

35、3)储能功率约束

36、（12）

37、式中：和分别为储能电池充电与放电的最大限值；

38、4)储能电量约束

39、（13）

40、式中：和分别为储能在 t时段和 t-1时段场景s下的剩余电量；和分别为储能电池的充电和放电效率；和为储能荷电状态的最小值和最大值；

41、②实时市场：

42、实时市场投标优化模型的目标函数如式(14)所示：

43、（14）

44、式中：第一部分为光储系统在实时平衡市场中的收益；第二部分为光储系统在调频市场中的收益；第三部分为光储系统的出力偏差惩罚成本；第四部分为光储系统的储能寿命折旧成本；

45、光储系统的出力偏差惩罚成本计算方式如下：

46、（15）

47、（16）

48、式中：为偏差惩罚系数；为光储系统实时计划上网功率；和分别为 t时段光储系统投标的正负不平衡功率；

49、在每一次滚动窗口结束后，对储能的电量和功率进行修正：

50、（17）

51、（18）

52、式中：为光储系统实际频率调节量；储能的电量需依据式(13)重新计算获得。

53、本发明分析了在新的电-碳耦合市场环境下光储系统的运行模式和投标策略，探究了ccer碳交易机制对光储系统投资建设与成本回收问题的影响，希望对于指导光储系统参与市场交易提供借鉴和参考。

技术特征：

1.一种考虑碳减排效益的光储系统参与能量-调频市场投标方法，其特征在于：其步骤是：

技术总结
一种考虑碳减排效益的光储系统参与能量‑调频市场投标方法，属于电力市场技术领域。本发明的目的是充分考虑碳交易对光储系统发展建设的影响，通过求解得到光储系统参与多个市场的最优投标策略，在激励光储系统节能减排积极性的同时提升光储系统经济效益的考虑碳减排效益的光储系统参与能量‑调频市场投标方法。本发明提出光储系统参与市场交易的两阶段投标框架；将光储系统的碳减排效益量化为经济性指标纳入目标函数中，构建光储系统参与市场交易的日前‑实时两阶段多时间尺度投标优化模型；求解优化模型，得到光储系统参与市场的最优投标策略。本发明分析了在新的电‑碳耦合市场环境下光储系统的运行模式和投标策略，探究了CCER碳交易机制对光储系统投资建设与成本回收问题的影响，希望对于指导光储系统参与市场交易提供借鉴和参考。

技术研发人员：王鹤,边竞,丁晨,于华楠,李国庆,王振浩,辛业春
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15