POWER-SONIC蓄电池参与多性向市场应用的可再生能源系统电池储能容量配置与运行调度的合作优化
2026-06-03 19:17:50 点击： 次
配备光伏(PV)、风力发电机(WT)和电池储能体系(BESS)的可再生动力体系是完成减排的重要途径。在电力商场环境下，BESS的优化规划对完成体系本钱效益最大化至关重要。但是，现有规划方案仅聚焦于参加现货和辅佐服务商场，却普遍忽视容量商场机制，导致经济效益受限且规划成果未达最优。本研讨提出了一种考虑光伏-风电-储能体系（PV-WT-BESS）联合参加三类商场的优化规划结构，其中储能体系容量装备、功率分配与运转调度完成协同优化。针对电价不确定性，立异性地引进根据机会本钱条件期望的核算高效型危险-本钱分析办法。成果表明体系可取得令人满意的经济性，度电本钱仅为0.0625美元/千瓦时。对比研讨进一步提醒了容量商场参加的两层效果：既供给额定的容量许诺收益，又能平抑现货商场价格波动的危险本钱。得益于这种危险对冲优势，危险-本钱分析办法在提升容量商场参加度时能发生更具经济鲁棒性的规划方案，使体系年化运转本钱下降约2.60%。
导言
在全球减排方针的推进下，配备光伏（PV）和风力涡轮机（WT）的可再生动力体系（RES）日益受到重视[1][2]。由于太阳能和风能的间歇性与波动性，电池储能体系（BESS）在平滑可再生动力发电输出方面成为动力体系中不可或缺的组成部分。此外，经过参加电力商场中容量、现货及辅佐服务（AS）等多类使用，BESS已展现出明显的经济潜力[3]。在此背景下，考虑商场参加的电池储能体系（BESS）容量优化对可再生动力体系投资者至关重要。由于BESS容量装备与体系调度高度耦合，为完成最优规划成果[4]，需对这两个方面进行协同优化。
先前的研讨[5]-[9]已探索了仅参加现货商场的可再生动力体系中电池储能体系(BESS)的优化规划。在这些模型中，赢利主要来源于光伏(PV)和风力发电(WT)单元的能量输出销售，或经过BESS进行能量套利。但是，可再生动力出力顶峰与高电价时段的时间错位限制了可再生动力销售的经济效益[10]，且BESS有限的存储时长制约了其在套利使用中的能量吞吐量[11]。因而，单纯参加现货商场无法为可再生动力体系(RES)供给令人满意的赢利。
其他研讨将蓄电池储能体系(BESS)一起参加现货商场与辅佐服务商场的特性归入规划优化领域，经过包含能量套利、调频与备用等更<多性向>的商场使用进一步提升可再生动力体系(RES)的经济效益。例如，文献[12]树立了光伏-风电-蓄电池混合体系(PV-WT-BESS)容量装备与运转调度的混合整数线性规划(MILP)结构，经过蓄电池供给辅佐服务明显提高了经济效益。Contreras等[13]提出了一种针对光伏-风电-微型燃气轮机体系的多方针电池储能体系规划结构，研讨表明辅佐服务商场赢利近乎是现货商场的两倍。Korpass等人[14]针对分布式风电-储能电站展开了容量装备与调度优化研讨，一起考虑能量套利与调节服务的两层收益。Quashie等[15]提出混合动力体系的双层电池储能规划优化办法，经过联合参加现货与备用商场有用提升了体系用能本钱节省。但是，虽然这些研讨提升了体系经济性，但由于忽略了容量商场机制，仍或许导致电池储能体系规划方案非最优，并造成体系收益的低估。
容量商场在确保众多电力商场的资源足够性与电网可靠性方面发挥着要害效果[16]。在该商场中，参加者可经过许诺其可用发电才能取得收益，这些许诺容量在被调用时必须供给足够电能以支撑主电网的读档需求[17]。对动力体系而言，参加容量商场往往是涉足其他商场使用的前提条件。此外，容量商场根据具有固定信誉额度的长时间容量许诺合约[18][19]供给额定赢利，从而保障体系运转期间的稳定收益。这能有用对冲现货商场中动力价格波动的危险[20]。因而，参加容量商场对可再生动力体系具有重要经济含义。
在PJM等老练的电力商场中，容量商场通常根据杂乱的监管与结算规矩运转[21]。首要，可再生动力发电体系（RES）若需参加容量商场，必须将其发电容量划分为容量资源互联型（CRI）或动力资源互联型（ERI）。CRI容量有义务参加容量商场，而ERI容量则不具有参加资历。此外，CRI与ERI容量在现货商场和辅佐服务（AS）商场中的准入资历存在差异，这导致二者具有不同的商场盈利才能。其次，容量商场结算受非逼迫容量（UCAP）许诺与评价机制约束，这两项机制别离决议根底容量支付和针对动力体系的额定绩效奖励/惩罚。虽然这些容量商场规矩对体系经济可行性具有重要影响，但现有文献尚未树立其显式模型，这阻碍了将容量商场参加归入可再生动力储能体系（BESS）规划优化的研讨结构。
此外，在电力商场中，可再生动力（RES）的盈利才能受区位边沿电价（LMP）的明显影响，而该价格具有高度波动性且难以精准预测。传统确定性优化办法假设彻底把握这些价格信息，导致规划方案次优并增加运营本钱。为完成更具经济鲁棒性的规划成果，学界采用随机规划[22]、危险价值[23]以及（分布）鲁棒优化[24]等办法来处理LMP的不确定性。但是，这些办法通常需要大量情景索引变量或嵌套/双层优化结构。考虑到电池储能体系（BESS）规划优化所需的长时间时间跨度（≥8760小时），以及整合三大商场后激增的连续/二元变量和约束条件，这种核算担负将变得难以承受，甚至或许导致模型在核算上无法求解。
为填补上述研讨空白并应对相关挑战，本研讨提出了一种适用于综合商场环境的光伏-风电-电池储能（PV-WT-BESS）可再生动力体系的新式规划优化结构。主要立异点如下所述。
- (1)本研讨树立了数学模型以表征容量商场中杂乱的结算与监管规矩，该模型内化了要害商场机制，包含容量需求目标/经济可靠性目标（CRI/ERI）容量分配、非逼迫容量许诺以及非逼迫容量评价等核心要素。
- (2)针对可再生动力体系，本文提出了一种和谐电池储能体系（BESS）容量规划与运转调度的优化结构，该结构包含其在容量商场、现货商场和辅佐服务商场的联合参加。该规划使集成可再生动力的BESS体系具有更高本钱效益和危险对冲才能。
- (3)本研讨开发了一种危险-本钱办法，经过对节点边沿电价（LMP）不确定性发生的机会本钱条件期望进行惩罚，在不引进额定变量和约束条件下，有用提升了规划成果的经济鲁棒性。