适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计

栾天; 杨争林; 李继红; 郑亚先; 冯树海

doi:10.7500/AEPS20220810005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计

电力市场体系建设 | 更新时间：2025-06-16

- 适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计
- Design of Electricity Market Mechanism Adapting to Cost Characteristics of Electrochemical Energy Storage
- 电力系统自动化 2024年48卷第4期页码：101-110
- 作者机构：
  
  1.中国电力科学研究院有限公司（南京），江苏省南京市 210003
  2.国网浙江省电力有限公司，浙江省杭州市 310063
- 作者简介：
  
  栾天(1998—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：电力市场。E-mail：982237201@qq.com
  杨争林(1974—)，男，博士，研究员级高级工程师，主要研究方向：电力系统运行优化和电力市场。E-mail：yangzhenglin@epri.sgcc.com.cn
  李继红(1964—)，男，硕士，教授级高级工程师，主要研究方向：电力系统自动化、电力市场运营。E-mail：lijihong@zj.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(5108-202219049A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20220810005
  中图分类号：
- 收稿：2022-08-10，
  
  修回：2023-01-05，
  
  网络出版：2023-03-16，
  
  纸质出版：2024-02-25
- 稿件说明：
移动端阅览
栾天,杨争林,李继红等.适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计[J].电力系统自动化,2024,48(4):101-110.

LUAN Tian,YANG Zhenglin,LI Jihong,et al.Design of Electricity Market Mechanism Adapting to Cost Characteristics of Electrochemical Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):101-110.
栾天,杨争林,李继红等.适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计[J].电力系统自动化,2024,48(4):101-110. DOI： 10.7500/AEPS20220810005.

LUAN Tian,YANG Zhenglin,LI Jihong,et al.Design of Electricity Market Mechanism Adapting to Cost Characteristics of Electrochemical Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):101-110. DOI： 10.7500/AEPS20220810005.

摘要

高比例新能源接入场景下，如何提高电力系统灵活性成为焦点问题。电化学储能可以提高新型电力系统的灵活调节能力，但其技术特性不同于常规市场主体，需要设计相应的市场参与机制。因此，根据储能充放电深度、充放电倍率与其老化成本的关系，提出一种适应储能参与的价差投标模式。该投标模式下储能可以申报不同工作状态以及不同放电深度下的成本，从而释放储能的深度充放电能力。考虑储能调频容量与荷电状态的耦合关系，建立了储能日前电能市场和调频市场耦合的市场出清模型。算例结果表明

所提机制可以充分反映储能的市场价值，促进储能资源的优化配置，提升储能的市场收益。

Abstract

In the scenario of high proportion of renewable energy access

how to improve the flexibility of the power system has become a focus. Electrochemical energy storage can improve the flexible regulation ability of new power systems

but its technical characteristics are different from conventional market players

so it is necessary to design the corresponding market participation mechanism. Therefore

according to the relationship between depths of charge and discharge

charging and discharging ratio of energy storage and aging cost

a price difference bidding mode suitable for energy storage participation is proposed. In this bidding mode

the energy storage can declare the cost under different operation states and different depths of discharge

so as to release the deep charging and discharging capacity of the energy storage. Considering the coupling relationship between energy storage frequency regulation capacity and state of charge

the market clearing model is established for the coupling of day-ahead energy market and frequency regulation market. The case results show that the proposed mechanism can fully reflect the market value of energy storage

promote the optimal allocation of energy storage resources

and improve the market revenue of energy storage.

关键词

Keywords

references

国家能源局发布 1 - 6 月份全国电力工业统计数据［EB/OL］.（ 2022-07-19 ）［ 2022-07-25 ］. http：//www.nea.gov.cn/2022-07/19/c_1310643468.htm http://www.nea.gov.cn/2022-07/19/c_1310643468.htm .

The National Energy Administration released the national power industry statistics from January to June ［EB/OL］. （ 2022-07-19 ）［ 2022-07-25 ］. http：//www.nea.gov.cn/2022-07/19/c_1310643468.htm http://www.nea.gov.cn/2022-07/19/c_1310643468.htm .

HOLTTINEN H ， MEIBOM P ， ORTHS A ， et al . Impacts of large amounts of wind power on design and operation of power systems， results of IEA collaboration ［J］. Wind Energy ， 2011 ， 14 （ 2 ）： 179 - 192 .

魏磊，姜宁，于广亮，等 . 宁夏电力系统接纳新能源能力研究［J］. 电网技术， 2010 ， 34 （ 11 ）： 176 - 181 .

WEI Lei ， JIANG Ning ， YU Guangliang ， et al . Research on Ningxia power grid’s ability of admitting new energy resources ［J］. Power System Technology ， 2010 ， 34 （ 11 ）： 176 - 181 .

肖创英，汪宁渤，陟晶，等 . 甘肃酒泉风电出力特性分析［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 17 ）： 64 - 67 .

XIAO Chuangying ， WANG Ningbo ， ZHI Jing ， et al . Power characteristics of Jiuquan wind power base ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 17 ）： 64 - 67 .

WU Y K ， TSAI S H ， ZOU M Y . Accommodating high PV penetration on the distribution system of Kinmen island ［J］. Energy and Power Engineering ， 2013 ， 5 （ 4 ）： 209 - 214 .

SENEVIRATNE C ， OZANSOY C . Frequency response due to a large generator loss with the increasing penetration of wind/PV generation—a literature review ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2016 ， 57 ： 659 - 668 .

丁立，乔颖，鲁宗相，等 . 高比例风电对电力系统调频指标影响的定量分析［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 14 ）： 1 - 8 .

DING Li ， QIAO Ying ， LU Zongxiang ， et al . Impact on frequency regulation of power system from wind power with high penetration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 14 ）： 1 - 8 .

张宁，周天睿，段长刚，等 . 大规模风电场接入对电力系统调峰的影响［J］. 电网技术， 2010 ， 34 （ 1 ）： 152 - 158 .

ZHANG Ning ， ZHOU Tianrui ， DUAN Changgang ， et al . Impact of large-scale wind farm connecting with power grid on peak load regulation demand ［J］. Power System Technology ， 2010 ， 34 （ 1 ）： 152 - 158 .

鲁宗相，李海波，乔颖 . 含高比例可再生能源电力系统灵活性规划及挑战［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 13 ）： 147 - 158 .

LU Zongxiang ， LI Haibo ， QIAO Ying . Power system flexibility planning and challenges considering high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 13 ）： 147 - 158 .

蔡霁霖，徐青山，袁晓冬，等 . 基于风电消纳时序场景的电池储能系统配置策略［J］. 高电压技术， 2019 ， 45 （ 3 ）： 993 - 1001 .

CAI Jilin ， XU Qingshan ， YUAN Xiaodong ， et al . Configuration strategy of large-scale battery storage system orienting wind power consumption based on temporal scenarios ［J］. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 （ 3 ）： 993 - 1001 .

LI J H ， WANG S ， YE L ， et al . A coordinated dispatch method with pumped-storage and battery-storage for compensating the variation of wind power ［J］. Protection and Control of Modern Power Systems ， 2018 ， 3 （ 3 ）： 21 - 34 .

YOSEF G B ， NAVON A ， POLIAK O ， et al . Frequency stability of the Israeli power grid with high penetration of renewable sources and energy storage systems ［J］. Energy Reports ， 2021 ， 7 ： 6148 - 6161 .

温丰瑞，李华强，温翔宇，等 . 主动配电网中计及灵活性不足风险的储能优化配置［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 11 ）： 3952 - 3962 .

WEN Fengrui ， LI Huaqiang ， WEN Xiangyu ， et al . Optimal allocation of energy storage systems considering flexibility deficiency risk in active distribution network ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 3952 - 3962 .

EYER J ， COREY G . Energy storage for the electricity grid： benefits and market potential assessment guide ［EB/OL］. ［ 2021-02-11 ］. http：//www.doc88.com/p-6651998570331.html http://www.doc88.com/p-6651998570331.html .

洪博文，胡静，王建国，等 . 面向能源互联网的用户侧分布式储能价值评估［J］. 中国电力， 2018 ， 51 （ 3 ）： 113 - 120 .

HONG Bowen ， HU Jing ， WANG Jianguo ， et al . Energy Internet oriented evaluation of distributed energy storage utility in user-side ［J］. Electric Power ， 2018 ， 51 （ 3 ）： 113 - 120 .

姜欣，刘萌，王天梁，等 . 电网侧储能电站参与现货联合市场的竞价策略［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3398 - 3408 .

JIANG Xin ， LIU Meng ， WANG Tianliang ， et al . Bidding strategy for grid-side energy storage power stations to participate in the spot joint market ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3398 - 3408 .

胡泽春，夏睿，吴林林，等 . 考虑储能参与调频的风储联合运行优化策略［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2251 - 2257 .

HU Zechun ， XIA Rui ， WU Linlin ， et al . Joint operation optimization of wind-storage union with energy storage participating frequency regulation ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2251 - 2257 .

关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知［EB/OL］.［ 2022-07-24 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202206/t20220607_1326854.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202206/t20220607_1326854.html?code=&state=123 .

Notice on further promoting the participation of new energy storage in power market and dispatch operation ［EB/OL］. ［ 2022-07-24 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202206/t20220607_1326854.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202206/t20220607_1326854.html?code=&state=123 .

WANG J ， PUREWAL J ， LIU P ， et al . Degradation of lithium ion batteries employing graphite negatives and nickel-cobalt-manganese oxide+spinel manganese oxide positives： Part 1 aging mechanisms and life estimation ［J］. Journal of Power Sources ， 2014 ， 269 ： 937 - 948 .

SAXENA S ， HENDRICKS C ， PECHT M . Cycle life testing and modeling of graphite/LiCoO 2 cells under different state of charge ranges ［J］. Journal of Power Sources ， 2016 ， 327 ： 394 - 400 .

Electric storage participation in markets operated by regional transmission organizations and independent system operators ［EB/OL］. ［ 2022-06-05 ］. https：//www.ferc.gov/whats-new/comm-meet/2018/021518/E-1.pdf https://www.ferc.gov/whats-new/comm-meet/2018/021518/E-1.pdf .

邹鹏，陈启鑫，夏清，等 . 国外电力现货市场建设的逻辑分析及对中国的启示与建议［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 13 ）： 18 - 27 .

ZOU Peng ， CHEN Qixin ， XIA Qing ， et al . Logical analysis of electricity spot market design in foreign countries and enlightenment and policy suggestions for China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 13 ）： 18 - 27 .

肖云鹏，张兰，张轩，等 . 包含独立储能的现货电能量与调频辅助服务市场出清协调机制［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （增刊1 ）： 167 - 180 .

XIAO Yunpeng ， ZHANG Lan ， ZHANG Xuan ， et al . The coordinated market clearing mechanism for spot electric energy and regulating ancillary service incorporating independent energy storage resources ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ Supplement 1 ）： 167 - 180 .

谢敏，韦薇，李建钊，等 . 储能电站参与能量-调频市场联合调度模式研究［J］. 电力建设， 2019 ， 40 （ 2 ）： 20 - 28 .

XIE Min ， WEI Wei ， LI Jianzhao ， et al . Research on combined dispatching mode of energy storage in energy market and regulation market ［J］. Electric Power Construction ， 2019 ， 40 （ 2 ）： 20 - 28 .

禤宗衡，荆朝霞，叶文圣，等 . 考虑储能灵活能量状态的新型电能量市场机制［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3810 - 3823 .

XUAN Zongheng ， JING Zhaoxia ， YE Wensheng ， et al . New energy market mechanism considering flexible state of energy in energy storage ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3810 - 3823 .

FANG X C ， GUO H Y ， ZHANG X ， et al . An efficient and incentive-compatible market design for energy storage participation ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 311 ： 118731 .

林阿竹，柯清辉，江岳文 . 独立储能参与调频辅助服务市场机制设计［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 12 ）： 26 - 34 .

LIN Azhu ， KE Qinghui ， JIANG Yuewen . Market mechanism design of independent energy storage participating in frequency modulation auxiliary service market ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 12 ）： 26 - 34 .

时雨，张忠，杨晶莹，等 . 储能电池系统提供AGC调频的机会成本建模与市场策略［J］. 储能科学与技术， 2022 ， 11 （ 7 ）： 2366 - 2373 .

SHI Yu ， ZHANG Zhong ， YANG Jingying ， et al . Opportunity cost modelling and market strategy of energy storage participating in the AGC market ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2022 ， 11 （ 7 ）： 2366 - 2373 .

XU B L ， ZHAO J Y ， ZHENG T X ， et al . Factoring the cycle aging cost of batteries participating in electricity markets ［C］// IEEE Power & Energy Society General Meeting （PESGM）， August 5-10 ， 2018 ， Portland， USA .

ZHANG L Q ， YU Y J ， LI B ， et al . Improved cycle aging cost model for battery energy storage systems considering more accurate battery life degradation ［J］. IEEE Access ， 2021 ， 10 ： 297 - 307 .

张维江，吴安慧，李勇琦，等 . 储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究［J］. 电源技术， 2021 ， 45 （ 12 ）： 1558 - 1561 .

ZHANG Weijiang ， WU Anhui ， LI Yongqi ， et al . Numerical study on performance of active thermal management systems for a lithium-ion battery energy storage module ［J］. Chinese Journal of Power Sources ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 1558 - 1561 .

HAN S Y ， HAN S H ， AKI H . A practical battery wear model for electric vehicle charging applications ［J］. Applied Energy ， 2014 ， 113 ： 1100 - 1108 .

刘坚 . 适应可再生能源消纳的储能技术经济性分析［J］. 储能科学与技术， 2022 ， 11 （ 1 ）： 397 - 404 .

LIU Jian . Economic assessment for energy storage technologies adaptive to variable renewable energy ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2022 ， 11 （ 1 ）： 397 - 404 .

唐尧，杨争林，郑亚先，等 . 发电负荷双侧报价的日前电能市场出清模型及其定价分析［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 7 ）： 90 - 100 .

TANG Yao ， YANG Zhenglin ， ZHENG Yaxian ， et al . Clearing model and pricing analysis of day-ahead electricity market considering double-side auction ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 7 ）： 90 - 100 .

杨争林，唐国庆，李利利 . 松弛约束发电计划优化模型和算法［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 14 ）： 53 - 57 .

YANG Zhenglin ， TANG Guoqing ， LI Lili . Application of relaxed constraints model on generation schedule optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 14 ）： 53 - 57 .

陈中飞，荆朝霞，陈达鹏，等 . 美国调频辅助服务市场的定价机制分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 12 ）： 1 - 10 .

CHEN Zhongfei ， JING Zhaoxia ， CHEN Dapeng ， et al . Analysis on pricing mechanism in frequency regulation ancillary service market of United States ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 12 ）： 1 - 10 .

陈达鹏，荆朝霞 . 美国调频辅助服务市场的调频补偿机制分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 18 ）： 1 - 9 .

CHEN Dapeng ， JING Zhaoxia . Analysis of frequency modulation compensation mechanism in frequency modulation ancillary service market of the United States ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 18 ）： 1 - 9 .

任晓朦 . 考虑储能设备的AGC竞价市场研究［D］. 北京：华北电力大学， 2015 .

REN Xiaomeng . Research on AGC auction market considering energy storage devices ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2015 .

马昱欣，胡泽春，刁锐 . 新能源场站共享储能提供调频服务的日前优化策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3857 - 3868 .

MA Yuxin ， HU Zechun ， DIAO Rui . Day-ahead optimization strategy for shared energy storage of renewable energy power stations to provide frequency regulation service ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3857 - 3868 .

刘广一，陈乃仕，蒲天骄，等 . 电能调频和运行备用同时优化的数学模型与结算价格分析［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 13 ）： 71 - 78 .

LIU Guangyi ， CHEN Naishi ， PU Tianjiao ， et al . Mathematical model and clearing price analysis of co-optimization of energy regulation and operating reserves ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 13 ）： 71 - 78 .

刘硕，王剑晓，宋懿洋，等 . 主辅电力市场外部性价值优化定价方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 21 ）： 11 - 19 .

LIU Shuo ， WANG Jianxiao ， SONG Yiyang ， et al . Externality value based optimal pricing method for energy and ancillary service markets ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 21 ）： 11 - 19 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于移相控制与模式切换的双向无线电能传输系统效率优化方法

功率方向元件在电化学储能电站接入配电网中的适应性分析

计及循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略