基于储能灵活能量状态的新型电力市场机制研究.pdf

摘要

在新型电力系统背景下，储能作为一种高度灵活的资源，可以很好地平衡高比例新

能源带来的随机性和波动性，为电力系统带来许多益处。电力市场环境下，储能通过参

与电力市场为系统做出贡献并获利。建设充分反映储能特点的市场机制对储能产业的发

展意义重大。因此，适应储能参与的市场机制设计一直是近年的研究热点。本文系统阐

明了储能基于灵活能量状态的运行方式，其特点是松弛了优化时段末尾的能量状态约

束，使市场能够真实反映储能交易意愿，同时增加储能灵活性，提高储能收益及社会福

利。在此基础上，本文设计了基于储能灵活能量状态的新型电能量市场出清机制和电能

量与辅助服务联合出清市场机制，建立了市场调度模型，并设计了配套的结算机制。上

述机制允许储能申报能量状态需求响应曲线和充放电里程成本，由系统运营商在出清中

确定储能的分时充放电功率和最终能量状态。最后通过算例证明本文机制能保证社会福

利最大化，同时降低储能的市场风险，提高储能收益。本文主要工作可总结如下：

（1）针对传统机制的不足，本文从数学上证明了单一里程报价下储能存在不满足

收益充裕性的风险，通过算例验证了传统机制下储能收益对其预测准确度的依赖，设计

了一种考虑能量市场后续时段的储能能量状态效益测算模型。这些工作证明了新报价模

式的必要性和可行性，完善了储能灵活能量状态运行理论。

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（）提出基于储能灵活能量状态的新型电能量市场机制，其核心的改变在于决策

内容。在该机制下，储能不需决策运行日内各时段的充放电曲线，而是决策需求响应曲

线和运行成本并提交给运营商，由后者在市场出清中确定其充放电计划。此时，储能通

过量化最终能量状态的效益来灵活调整运行方式，从而提高市场收益。本文系统阐述了

上述机制的经济学原理，设计了新型电能量市场报价机制，建立了灵活能量状态市场机

制下的市场调度模型。最后基于改进的IEEE9节点系统进行算例分析，对该机制的有

效性进行了验证，对比了新旧机制下储能面临的风险。结果表明，灵活能量状态市场机

制在增加储能利润、降低储能市场风险和增加社会福利等方面具有良好的表现。

（3）提出基于储能灵活能量状态的电能量与辅助服务联合出清市场机制。由于储

能最大的作用在于调频，而调频对其能量状态的影响不容忽视。建立联合出清市场机制

可以最大程度发挥储能的作用，实现电力资源的优化配置。本文设计了市场调度模型，

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并设置含高比例新能源的节点算例对比说明了联合出清机制的有效性。结果表明，

在该机制下储能可以更好体现其灵活性特点，发挥调节作用，实现社会福利最大化。

关键词：储能；灵活能量状态；电力市场；市场机制

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Abstract

AInthecontextofnewpowersystem,energystorage,asahighlyflexibleresource,can

wellbalancetherandomnessandvolatilitybroughtbyahighproportionofnewenergy,

bringingmanybenefitstothepowersystem.Intheelectricitymarketenvironment,energy

storagecontributestothesystemandmakesprofitsbyparticipatingintheelectricitymarket.

Itisofgreatsignificanceforthedevelopmentofenergystorageindustrytobuildamarket

mechanismthatfullyreflectsthecharacteristicsofenergystorage.Therefore,themarket

mechanismdesignsuitableforenergystorageparticipationhasbeenaresearchhotspotin

recentyears.Thisthesissystematicall