基于混合儲(chǔ)能技術(shù)的電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理方法

胡如樂(lè) 史厚建 張建中 張繼英 王曉敏

（1.南方電網(wǎng)數(shù)字企業(yè)科技（廣東）有限公司，廣東 廣州 510700；2.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京 100192）

現(xiàn)階段，社會(huì)基數(shù)電量與市場(chǎng)電量的變動(dòng)并不頻繁，并且共存的格局在短時(shí)間之內(nèi)基本不會(huì)發(fā)生較大改變。以此，在日常的電力調(diào)度及價(jià)格調(diào)整的過(guò)程中，市場(chǎng)化交易偏差電量的處理和整合便成為當(dāng)前最關(guān)鍵的影響因素。為此該文對(duì)基于混合儲(chǔ)能技術(shù)的電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)證分析。所謂混合儲(chǔ)能技術(shù)，主要指的是以2種和2種以上的儲(chǔ)能路線或儲(chǔ)能電池進(jìn)行主動(dòng)混合搭配，以此來(lái)滿足多目標(biāo)的電力處理任務(wù)，利用自身存在的基本優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，完成處理任務(wù)[1]。將該項(xiàng)技術(shù)與電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理工作進(jìn)行融合，一定程度上可以進(jìn)一步擴(kuò)大當(dāng)前的電力偏差處理覆蓋范圍，逐步構(gòu)建更加靈活、多變的處理結(jié)果，更好地實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)的穩(wěn)定過(guò)渡和發(fā)展，多方向?qū)﹄娏κ袌?chǎng)的偏差電量分解與結(jié)算問(wèn)題做出調(diào)解，為后續(xù)的發(fā)展與電力系統(tǒng)的完善提供參考依據(jù)[2]。

1 設(shè)計(jì)電力市場(chǎng)化交易偏差電量混合儲(chǔ)能處理方法

1.1 結(jié)算交易偏差電量特征采集

電力市場(chǎng)的變化自身具有較強(qiáng)的不確定性，這也導(dǎo)致后續(xù)的偏差電量處理效果出現(xiàn)誤差，為此該文結(jié)合混合儲(chǔ)能基數(shù)，進(jìn)行結(jié)算交易偏差電量特征采集[3]。根據(jù)交易市場(chǎng)中心核定的各類電力交易數(shù)據(jù)和信息，測(cè)定機(jī)組的實(shí)時(shí)基數(shù)電量和應(yīng)結(jié)計(jì)劃基數(shù)標(biāo)準(zhǔn)電量，測(cè)定計(jì)算出二者之間的基數(shù)偏差電量，具體如公式（1）所示。

式中：L表示基數(shù)偏差電量；μ表示定向轉(zhuǎn)換比；c表示電量單價(jià)；?表示補(bǔ)償差值；?表示超發(fā)電量；表示偏差機(jī)組配給值。

根據(jù)以上測(cè)定，將得出的基數(shù)偏差電量設(shè)定為限制基準(zhǔn)值，然后以此為基礎(chǔ)，在相同的補(bǔ)償狀態(tài)下，對(duì)超發(fā)機(jī)組申報(bào)超發(fā)電量與發(fā)電價(jià)格進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及標(biāo)定分析，過(guò)程中對(duì)電量的變化與單周期電力價(jià)格的變動(dòng)關(guān)系進(jìn)行整合分析，獲取到其正向變動(dòng)的關(guān)系[4]。

但是在該部分需要注意的是，所提取的結(jié)算交易偏差電量特征并不是固定的，而是會(huì)隨著結(jié)算范圍的變動(dòng)和市場(chǎng)的變化做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整，自身具有更強(qiáng)的靈活性與多變性，為后續(xù)的交易偏差電量處理奠定基礎(chǔ)條件[5]。

1.2 建立多目標(biāo)協(xié)同偏差電量處理矩陣

綜合結(jié)算交易偏差電量特征，并基于混合儲(chǔ)能技術(shù)，建立多目標(biāo)的協(xié)同偏差電量處理矩陣。當(dāng)前傳統(tǒng)的電力市場(chǎng)偏差電量處理矩陣內(nèi)置結(jié)構(gòu)多為單向，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的處理任務(wù)及目標(biāo)，但是整體的處理效率較低，針對(duì)性并不強(qiáng)，并且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中對(duì)偏差電量的處理較容易受外部環(huán)境及特定因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)處理誤差和問(wèn)題。

為此該文采用多目標(biāo)協(xié)同處理的方式，來(lái)強(qiáng)化處理效果。先綜合當(dāng)前電力市場(chǎng)的初始價(jià)格，進(jìn)行總交易電量的計(jì)算，具體如公式（2）所示。

式中：Q表示總交易電量；l表示交易周期；ρ表示單元值；z表示交易頻次；?表示交易周期隸屬度函數(shù)；γ表示權(quán)重值；ζ表示最大極限值。

根據(jù)以上測(cè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)總交易電量的計(jì)算。隨即以此為基礎(chǔ)，設(shè)置階段時(shí)段的交易偏差電量處理目標(biāo)，導(dǎo)入當(dāng)前的矩陣之中，基于混合儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)當(dāng)前的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)定排序，確保矩陣可以高效分類處理。

1.3 構(gòu)建混合儲(chǔ)能市場(chǎng)化交易偏差電量處理模型

完成對(duì)多目標(biāo)協(xié)同偏差電量處理矩陣的設(shè)計(jì)之后，綜合混合儲(chǔ)能技術(shù)，進(jìn)行混合儲(chǔ)能市場(chǎng)化交易偏差電量處理模型的構(gòu)建。先標(biāo)定出2種或者2種以上的線路，將其作為處理環(huán)境，將設(shè)計(jì)的矩陣導(dǎo)入模型中，用于日常處理任務(wù)的傳輸和轉(zhuǎn)換。

根據(jù)計(jì)算的權(quán)重值進(jìn)行隸屬度函數(shù)的計(jì)算，確保當(dāng)前電力市場(chǎng)的交易偏差電量處于合理的狀態(tài)下，設(shè)計(jì)處理模型的結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示。

圖1 混合儲(chǔ)能交易偏差電量處理模型結(jié)構(gòu)圖示

根據(jù)圖1完成對(duì)混合儲(chǔ)能交易偏差電量處理模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析。接下來(lái)綜合電力市場(chǎng)的綜合電價(jià)情況，對(duì)所產(chǎn)生的偏差電量等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，綜合偏差總量的變動(dòng)，利用模型做出處理和修正調(diào)整，保證正常的市場(chǎng)交易，為穩(wěn)定電力市場(chǎng)的秩序，強(qiáng)化模型的實(shí)踐應(yīng)用能力。

1.4 虛擬分時(shí)測(cè)定實(shí)現(xiàn)偏差電量處理

完成對(duì)混合儲(chǔ)能市場(chǎng)化交易偏差電量處理模型的構(gòu)建之后，采用虛擬分時(shí)測(cè)定的方式來(lái)最終實(shí)現(xiàn)偏差電量處理。與一般分時(shí)電價(jià)方式不同的是，一般而言，電力負(fù)荷的大范圍波動(dòng)也需要在實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能限制和歸一化限制整合之后進(jìn)行平均化或均衡化的處理。根據(jù)每日時(shí)段，綜合用電量的變化情況進(jìn)行等效劃分，基于每一個(gè)時(shí)段的用電狀態(tài)及數(shù)值測(cè)定出單個(gè)周期的偏差電量。

設(shè)置多個(gè)測(cè)定周期，以此來(lái)總結(jié)當(dāng)前電力市場(chǎng)偏差電量的處理規(guī)律，綜合混合儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)每日各個(gè)時(shí)段的偏差電量進(jìn)行整合，利用設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行修正性處理，結(jié)合實(shí)際的用電需求，盡量將偏差電量控制在合理的范圍之內(nèi)，確保電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 方法測(cè)試

該文主要是對(duì)基于混合儲(chǔ)能技術(shù)的電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析與驗(yàn)證，考慮最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，采用對(duì)比的方式進(jìn)行研究，參考文獻(xiàn)設(shè)定傳統(tǒng)偏差電量市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組、傳統(tǒng)用戶需求響應(yīng)市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組以及該文所設(shè)計(jì)的混合儲(chǔ)能電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組。根據(jù)當(dāng)前測(cè)定需求及標(biāo)準(zhǔn)的變化，對(duì)最終得出的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，然后綜合混合儲(chǔ)能技術(shù)，進(jìn)行測(cè)試環(huán)境的搭建。

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

結(jié)合混合儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理方法的測(cè)試環(huán)境進(jìn)行搭建與設(shè)定。選定G區(qū)域的電力市場(chǎng)作為測(cè)試的目標(biāo)對(duì)象。隨機(jī)選擇5臺(tái)電力機(jī)組進(jìn)行測(cè)定，選取某省網(wǎng)內(nèi)的5臺(tái)機(jī)組為例進(jìn)行分析。機(jī)組的基數(shù)偏差電量實(shí)際情況具體如下：高成本機(jī)組負(fù)偏差電量大于正偏差電量，低成本機(jī)組負(fù)偏差電量小于正偏差電量。這在一定程度上也說(shuō)明當(dāng)前的市場(chǎng)電力交易情況并不均衡，處于變動(dòng)的狀態(tài)。此時(shí)，結(jié)合實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)的波動(dòng)情況，計(jì)算出當(dāng)前電力市場(chǎng)化電量的交易均衡基準(zhǔn)值，具體如公式（3）所示。

式中：G表示交易均衡基準(zhǔn)值；m表示負(fù)偏差控制基準(zhǔn)；n表示單價(jià)；κ表示預(yù)期發(fā)電收益；mi表示技術(shù)偏差電量；i表示調(diào)度頻次；?表示重復(fù)處理值。

根據(jù)以上設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)交易均衡基準(zhǔn)值的計(jì)算。將其設(shè)定為當(dāng)前的平衡標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)市場(chǎng)化交易電量的偏差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。接下來(lái)，綜合電力市場(chǎng)的周期性變化，對(duì)電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理指標(biāo)及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和分析，見(jiàn)表1。

根據(jù)表1完成對(duì)電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)置，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行等效測(cè)試環(huán)境的搭建，同時(shí)結(jié)合混合儲(chǔ)能技術(shù)，進(jìn)行后續(xù)的測(cè)定研究。

2.2 測(cè)試過(guò)程結(jié)果分析

結(jié)合混合儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)G區(qū)域的電力市場(chǎng)及設(shè)定的5臺(tái)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行測(cè)定與交易偏差電量處理測(cè)試。先在市場(chǎng)電力分析系統(tǒng)中設(shè)定的周期處理時(shí)段，具體如圖2所示。

圖2 時(shí)段電價(jià)波動(dòng)圖示

根據(jù)圖2實(shí)現(xiàn)度時(shí)段電價(jià)波動(dòng)的調(diào)研和分析，然后進(jìn)行市場(chǎng)化交易偏差電量的處理基準(zhǔn)值設(shè)置，綜合混合儲(chǔ)能基數(shù)，進(jìn)行等效設(shè)置，見(jiàn)表2。

表2 多時(shí)段偏差電量分?jǐn)偺幚頂?shù)值表

根據(jù)表2實(shí)現(xiàn)對(duì)多時(shí)段偏差電量分?jǐn)偺幚頂?shù)值的設(shè)定與分析，結(jié)合混合儲(chǔ)能基數(shù)，對(duì)電量的調(diào)峰比例進(jìn)行合理控制，確保偏差電量處于合理的狀態(tài)。以此為基礎(chǔ)，針對(duì)3個(gè)時(shí)段的偏差總量進(jìn)行控制，3個(gè)時(shí)段的處理效果是遞階的，計(jì)算出偏差總量，具體如公式（4）所示。

式中：N表示偏差總量；v表示覆蓋處理值；λ表示單價(jià)變化值；π表示分?jǐn)傤l次。

綜合上述測(cè)定，完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，具體如圖3所示。

圖3 測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析圖示

根據(jù)圖3完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析：和傳統(tǒng)偏差電量市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組、傳統(tǒng)用戶需求響應(yīng)市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組相比，該文所設(shè)計(jì)的混合儲(chǔ)能電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理測(cè)試組最終得出的偏差總量被較好地控制在了400以下，說(shuō)明所設(shè)計(jì)偏差電量處理方法更有效，誤差可控，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)基于混合儲(chǔ)能技術(shù)的電力市場(chǎng)化交易偏差電量處理方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，與初始測(cè)偏差電量處理相比，該文根據(jù)混合儲(chǔ)能原理，設(shè)計(jì)的處理結(jié)構(gòu)更靈活、多變，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性與靈活性，在復(fù)雜的電力市場(chǎng)環(huán)境下，可以更有效地解決存在的基本偏差電量問(wèn)題，逐步明確處理的環(huán)節(jié)及流程，消除處理過(guò)程中存在的電力計(jì)算誤差，在滿足市場(chǎng)剛性執(zhí)行要求的同時(shí)，便于處理目標(biāo)的定向銜接，以此來(lái)降低基數(shù)電量測(cè)定與偏差電量的均衡執(zhí)行難度，保障電力市場(chǎng)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。