[發明專利]一種電力市場環境下考慮儲能影響的可再生能源規劃方法

在審

• 申請號: 202210140149.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114548536A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 葉宇劍;王卉宇;湯奕
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 李曉峰

本發明公開了一種電力市場環境下考慮儲能影響的可再生能源規劃方法，涉及能源規劃技術領域。在電力市場環境下保證投資可再生能源成本回收條件下，通過構建雙層優化模型，確定可再生能源的最優接入容量。建立上層以可再生能源接入容量最大化，遵循投資成本可回收約束的優化模型；以社會福利最大化為目標建立下層日前批發市場出清模型，利用KKT條件將雙層優化問題轉換為帶平衡約束的數學規劃問題，利用KKT條件和大M法等將帶平衡約束的數學規劃問題轉換為混合整數線性規劃，采用Gurobi等商業優化求解器求解全局最優解。本發明可在電力市場環境下保證投資可再生能源成本回收條件下，考慮儲能影響并確定可再生能源的最優接入容量。

技術領域

本發明屬于可再生能源規劃技術領域，特別是涉及一種電力市場環境下考慮儲能影響的可再生能源規劃方法。

背景技術

隨著全球氣候變化與環境問題的日益凸顯，低碳化成為世界能源產業發展的必然趨勢。我國可再生能源的生產比例還將持續高速增長，取代傳統化石能源和煤炭能源并逐漸成為主要能源供給形式。與此同時，投資可再生能源(Renewable Energy Sources，RES)是電力市場的趨勢，也是實現減少碳排放量的重要手段之一，不僅有利于優化配置電力資源，還可以促進可再生能源的消納。因此，我國將不斷推進適應能源結構轉型的電力市場機制建設，有序推動新能源參與市場交易，科學指導電力規劃和有效投資，發揮電力市場對能源清潔低碳轉型的支撐作用。

電力現貨市場是以邊際成本為競爭基礎的市場，天然有利于邊際成本極低的可再生能源參與競爭，有利于促進可再生能源消納。然而，如果具有高投資成本和極低邊際成本的可再生能源作為完全的價格接受者參與日前的市場出清，電價將降低且波動性增強。在以雙碳目標和發展以新能源為主體的新型電力系統背景下，若系統大規模投資可再生能源，由市場化所帶來的電能收益是否能夠保證收回RES投資成本值得研究。與此同時，如何在保證投資成本收回的前提下考慮儲能帶來的影響，確定RES接入電網的最優接入量是亟需研究的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電力市場環境下考慮儲能影響的可再生能源規劃方法，通過雙層優化模型可反應電力市場環境下RES的規劃，上下層之間通過傳遞決策變量能夠實現整體最優，以確定RES最優接入容量，并對市場種儲能資源的配置提供參考。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種電力市場環境下考慮儲能影響的可再生能源規劃方法，包括以投資成本可回收約束的優化模型，建立上層以可再生能源接入容量最大化；

以社會福利最大化為目標建立下層日前批發市場出清模型；

根據KKT條件將雙層優化問題轉換為帶平衡約束的數學規劃問題；

將帶平衡約束的數學規劃問題轉換為混合整數線性規劃，并獲得全局最優解。

進一步地，投資成本可回收約束的優化模型：

目標函數：maxW

約束：

式中：W表示可再生能源的接入容量；f_d表示每個典型日場景的權重；λ_d,t為第d天在t時刻的電價；w_d,t表示可再生能源第d天在t時刻的出力；K為可再生能源的年投資成本。

進一步地，下層日前批發市場出清模型包括電量平衡、機組出力約束、儲能運行約束；

進一步地，最大化社會福利為目標函數：