[發明專利]基于斯塔克爾伯格博弈的光伏儲能電站容量配置優化方法

在審

• 申請號: 202110259009.4
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112785094A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 黃才華;劉婷婷;蔣誠智;余雨;劉偉偉;唐蕾;李小平
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q30/02;G06Q50/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

本發明提出了一種基于斯塔克爾伯格博弈的光伏儲能電站容量配置優化方法，該方法提供了一種考慮用戶用電需求，光伏電站與儲能電站參與電力市場的電費定價，并基于斯塔克爾伯格博弈，建立光伏與儲能的收益模型，減少電網負荷，提高光伏能源利用率的光儲系統容量配置優化方法。該方法使用效用函數來模擬電力用戶的偏好和電力消費模式，建立斯塔克爾伯格博弈模型分析光伏電站與儲能電站在電力市場實時定價中的策略互動，并通過博弈達到均衡來優化光伏儲能系統的容量配置，從而達到提高光伏能源的利用率，減少支出，擴大收益的目的。

技術領域

本發明屬于光儲系統容量配置領域，具體涉及一種基于斯塔克爾伯格博弈的光伏儲能電站容量配置優化方法。

背景技術

隨著儲能技術的發展，儲能電站已成為電力系統調峰填谷、提高系統穩定性、實現需求側管理的一種有效手段。光伏發電是一種重要的新能源發電形式，大規模光伏電站的并網運行是未來發展的趨勢。隨著電力市場規則的不斷完善，儲能電站和光伏電站作為決策主體參與電力市場已成為一種重要趨勢。

光伏電站出力具有隨機性和波動性，且受自然條件的影響，光伏電站出力預測精度仍然較低。光伏電站一般通過招標電價制參與電力市場。在中長期招標電價制下，光伏電站在市場上失去了競價能力，也就失去了進一步提升收益的空間。由于儲能電站具有靈活的運行模式，因此能夠以多樣的運行模式充分參與電力市場。然而，由于儲能容量和充放電功率限值的約束，儲能電站也面臨難以進一步提高收益的困境。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，考慮到光伏電站與儲能電站裝機容量不匹配的經濟運行問題，提供一種考慮了光伏電站與儲能電站參與電力市場的運行過程，基于斯塔克爾伯格博弈，建立光伏與儲能的收益模型，減少電網負荷，提高光伏能源利用率的光儲系統容量配置優化方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

基于斯塔克爾伯格博弈的光伏儲能電站容量配置優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：確定光伏儲能系統的售電單價；

步驟2：建立斯塔克爾伯格博弈調度模型，其中光伏電站作為領導者，儲能電站作為跟隨者；

步驟3：結合確定的售電單價，建立光伏電站與儲能電站的收益函數；

步驟4：光伏電站作為領導者，首先確定裝機容量，以光伏電站收益最大為目標函數；儲能電站作為跟隨者，根據光伏電站確定的裝機容量調整自身的裝機容量，以實現儲能電站收益最大；

步驟5：根據光伏電站與儲能電站的裝機容量，重新確定光伏儲能系統的售電單價。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

進一步地，步驟1具體如下：

首先，建立效用函數U(p，S)表示售電單價與光伏儲能系統容量配置之間的關系：

式中，α為電力需求數量，γ為容量配置折算系數，β為動態補償值，S為裝機容量，S₁及S₂分別為光伏電站與儲能電站的裝機容量，單位為kw，p為售電單價；

然后，通過最大化效用函數來確定售電單價；當U(p，S)取最大值時，電站售電單價p(S)的表達式為：

式中，p(S)等同于p。

進一步地，步驟3中，建立了如下的收益函數：

Π_pv(S₁，S₂)＝p(S₁，S₂)·η·S₁-C_pv·S₁ (3)