面向電力市場的分布式儲能聚合參與電網(wǎng)調(diào)峰

王沈征

【摘 ?要】分布式儲能在未來電網(wǎng)廣泛應(yīng)用是必然趨勢，作為需求側(cè)資源，在電力市場環(huán)境下，如何參與電網(wǎng)運(yùn)行是一個重要問題。

【關(guān)鍵詞】電力市場;分布式儲能;聚合商;調(diào)峰;調(diào)度模型

中圖分類號：TM73文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1分布式儲能聚合參與調(diào)度架構(gòu)

分布式儲能聚合參與電網(wǎng)調(diào)度架構(gòu)如圖1所示。DESAP通過與分布式儲能業(yè)主簽訂合同獲得其代理權(quán)，由DESAP負(fù)責(zé)在分布式儲能側(cè)安裝信息采集和控制設(shè)備，分布式儲能與DESAP之間的數(shù)據(jù)傳遞和設(shè)備控制都以自動化方式進(jìn)行。考慮到各個分布式儲能在參與調(diào)峰過程的貢獻(xiàn)差異，DESAP向分布式儲能支付費(fèi)用時應(yīng)基于分布式儲能的調(diào)峰效果支付電量費(fèi)用，包括充電電量費(fèi)用和放電電量費(fèi)用。DESAP根據(jù)所轄區(qū)域內(nèi)分布式儲能充放電行為的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測未來一段時間的閑置容量，并將其聚合，根據(jù)聚合的可控容量制定報(bào)價策略，以獨(dú)立的市場主體向電力交易中心提交出力和報(bào)價信息;按照市場規(guī)則出清各市場主體的中標(biāo)電量，電力交易中心將中標(biāo)情況交給調(diào)度中心進(jìn)行安全校核及阻塞管理，確定最終的中標(biāo)電量;調(diào)度中心將中標(biāo)電量以充放電指令反饋給DESAP，再由DESAP下達(dá)至區(qū)域內(nèi)分布式儲能執(zhí)行。在這個過程中，DESAP充當(dāng)中間商，傳遞信息流，分布式儲能執(zhí)行指令，通過電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能量流的傳遞。

2市場環(huán)境下DESAP參與調(diào)峰途徑

智能電網(wǎng)環(huán)境下，需求響應(yīng)資源控制更加精準(zhǔn)，集群作用顯著且波動性小，分布式儲能將資源響應(yīng)控制權(quán)交給DESAP，具有響應(yīng)快、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以為電力市場提供優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰產(chǎn)品。同時DESAP由大量小容量的分布式儲能聚合而成，少數(shù)分布式儲能未及時響應(yīng)DESAP下達(dá)的指令對整體影響很小，提高其提供調(diào)峰產(chǎn)品的可靠性。隨著電力市場化改革，調(diào)峰輔助服務(wù)也將不再傳統(tǒng)地依靠調(diào)度中心決定，而是由各個市場主體主動參與，發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用。

新能源消納與深度調(diào)峰資源匱乏的矛盾日益突出，DESAP參與深度調(diào)峰輔助服務(wù)可以有效緩解該問題。不同于調(diào)峰機(jī)組在深度調(diào)峰交易市場上申報(bào)的是深度調(diào)峰電量和申報(bào)價格，DESAP上報(bào)負(fù)荷需求調(diào)峰電量和申報(bào)價格，其中負(fù)荷需求調(diào)峰電量是指深度調(diào)峰輔助服務(wù)市場開啟時段，DESAP主動申請?jiān)黾迂?fù)荷需求的電量。為了避免DESAP在深度調(diào)峰資源匱乏的地區(qū)哄抬報(bào)價獲取暴利，對申報(bào)價格設(shè)置上限約束。電力交易中心對調(diào)峰機(jī)組和DESAP的申報(bào)電量統(tǒng)一對待，按照統(tǒng)一邊際成本結(jié)算深度調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用。DESAP在深度調(diào)峰交易市場上競標(biāo)成功后，電網(wǎng)按照中標(biāo)電量對其充電，DESAP需向電網(wǎng)支付充電費(fèi)用，充電費(fèi)用按同時段能量市場實(shí)時電價結(jié)算。因此，DESAP參與深度調(diào)峰交易市場既能以低價格對儲能設(shè)備充電，同時能獲得深度調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用。盡管我國大部分地區(qū)電力供應(yīng)過剩，然而階段性、地域性的電力供應(yīng)緊張仍時有發(fā)生，通過需求響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削峰的重要手段。需求側(cè)競價是實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)的一種機(jī)制，是用戶通過改變自身用電行為，主動參與市場競爭以獲取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。DESAP以市場競標(biāo)的方式參與需求側(cè)競價，為了削減電網(wǎng)的尖峰負(fù)荷，DESAP在需求側(cè)行使發(fā)電商的職能，向電力交易中心提供出力和期望價格。與發(fā)電商相比，DESAP位于需求側(cè)，直接向負(fù)荷供電降低社會成本;與可中斷負(fù)荷用戶相比，DESAP不需要考慮缺電引起的停電損失。電力交易中心按照統(tǒng)一邊際成本結(jié)算DESAP和可中斷負(fù)荷用戶的中標(biāo)電量與補(bǔ)償價格。DESAP按照調(diào)度中心的放電指令向負(fù)荷供電，電網(wǎng)需向DESAP支付放電費(fèi)用，放電費(fèi)用按同時段能量市場實(shí)時電價結(jié)算。因此，DESAP在需求側(cè)競價中獲得“削峰”補(bǔ)償費(fèi)用，同時能以高價格放電。

3模型求解

3.1算法

3.1.1潮流算法

低壓主動配電網(wǎng)多DG接入情境下分布式儲能容量的配置情況。配電系統(tǒng)有很多與輸電系統(tǒng)不同的特征，如系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般為輻射性樹狀、電壓等級較輸電網(wǎng)低、支路電阻不能忽略等，無法應(yīng)用快速解耦法。同時在進(jìn)行系統(tǒng)潮流計(jì)算時收斂性問題非常突出，使用牛拉法時初值問題可能會導(dǎo)致結(jié)果發(fā)散。

3.1.2遺傳算法

遺傳算法是一類借鑒生物界的進(jìn)化規(guī)律（適者生存，優(yōu)勝劣汰遺傳機(jī)制）演化而來的隨機(jī)化搜索方法。具有并行性、自適應(yīng)尋優(yōu)等特點(diǎn)，適合同時對多個儲能功率計(jì)算的要求，所以這里采用遺傳算法作為分布式儲能容量優(yōu)化模型的求解算法。將遺傳算法生成的每一個個體用八位二進(jìn)制數(shù)來進(jìn)行編碼，之后帶入設(shè)定情景進(jìn)行適應(yīng)度函數(shù)（目標(biāo)函數(shù)）計(jì)算，通過遺傳操作提高適應(yīng)度高的個體進(jìn)入下一代的幾率，通過交叉、變異等操作以模仿生物界產(chǎn)生新的個體防止整個種群陷入局部最優(yōu)的早熟現(xiàn)象。將新一代種群按照上述方法重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到滿足終止條件得出優(yōu)解。

3.2求解流程

通過采用遺傳算法生成儲能容量的初始種群，得到對應(yīng)目標(biāo)函數(shù)值以尋求各分布式儲能較優(yōu)容量解，并保留到算法下一代。通過篩選優(yōu)化，以尋求不同DG準(zhǔn)入容量情景下儲能容量的佳配置方案。在遺傳算法內(nèi)采用前推回代方法進(jìn)行潮流計(jì)算，由潮流計(jì)算后所得各節(jié)點(diǎn)電壓幅值等參數(shù)作為約束條件，若不滿足約束條件，則降低該個體在種群當(dāng)中的適應(yīng)度直至淘汰。上述過程模擬為某時間段儲能容量求解，若在儲能規(guī)定的持續(xù)運(yùn)行時間內(nèi)儲能容量約束指標(biāo)SOC一直符合要求，則保留結(jié)果并進(jìn)行分析，否則仍然需要剔除該組數(shù)據(jù)。將最后符合約束條件的各時間段所得數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理，選取能夠滿足DG任何出力下的儲能容量作為最優(yōu)方案。

3.3DESAP實(shí)時調(diào)度優(yōu)化模型

DESAP要在深度調(diào)峰、削峰時段按照日前中標(biāo)電量執(zhí)行充放電行為。當(dāng)實(shí)際的聚合可控容量存在預(yù)測偏差時，DESAP對日前調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果小于中標(biāo)電量，需要對其進(jìn)行罰款，以降低電網(wǎng)調(diào)度成本。DESAP除了參與深度調(diào)峰和削峰獲取補(bǔ)償費(fèi)用，還可以在其余時段出力，利用能量市場的價格差獲利，同時降低因預(yù)測偏差帶來的罰款。此外，考慮到電池?fù)p耗，DESAP需要向分布式儲能用戶支付補(bǔ)償費(fèi)用。

結(jié)束語

新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展對電網(wǎng)調(diào)峰能力提出了極大挑戰(zhàn)，電網(wǎng)利用儲能裝置實(shí)施削峰填谷，參與需求響應(yīng)，可以減少電網(wǎng)調(diào)峰壓力，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。儲能技術(shù)進(jìn)步和需求側(cè)演化發(fā)展使得分布式儲能在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，然而分布式儲能的應(yīng)用特性決定了其在空間上的接入點(diǎn)布局呈分散性，且其容量較小，難以為電網(wǎng)直接調(diào)度利用。通過聚合管理可以充分挖掘分布式儲能的利用價值，同時具有調(diào)度方式靈活的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，新一輪電力體制改革全面啟動，電力市場化建設(shè)加速進(jìn)行，諸多省份已允許電儲能資源以獨(dú)立的市場主體參與電網(wǎng)運(yùn)行，這也給分布式儲能如何在電力市場環(huán)境下參與電網(wǎng)調(diào)峰帶來新的問題。綜上所述，以上內(nèi)容就是對面向電力市場的分布式儲能聚合參與電網(wǎng)調(diào)峰的論述。

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（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司）