摘要
随着以风电为代表的可再生能源大规模发展的背景下，可再生能源并网消纳问题日益严重；将可再生能源消纳问题与电力现货市场机制相结合，利用市场化手段推动可再生能源消纳，是解决可再生能源消纳问题极其有效途径之一。由于可再生能源电站出力的不确定性，在参与现货市场时无法保证中标出力与实际出力一致，缺乏市场竞争力。储能设备具有灵活充放特性，与可再生能源电站联营构成联合电站，可将双方优势相结合，能促进可再生能源有效消纳。但目前对于联合电站在日前、实时不同时间尺度下的交易策略并不明晰。基于此，本文以风电站与储能设备联营作为具体联合电站研究对象，对风电站与储能设备联营构成风储联合电站参与现货市场投标调度策略展开深入研究。本文主要工作如下： 1)针对目前联合电站参与现货市场交易策略不明晰的问题，提出了风储联合电站全尺度参与现货市场的投标调度策略。首先通过对电力现货市场交易相关理论进行了深入总结分析，然后探讨了现货市场、风电站以及储能设备运行特性，将风电站与储能设备的出力特性相结合，构成风储联合电站，并对其运行模式进行研究；基于上述研究建立了风储联合电站参与现货市场投标调度交易框架，并对风储联合电站参与现货市场交易机制进行了研究分析，基于此提出了风储联合电站日前投标策略以及实时调度策略，为联合电站全尺度参与现货市场提供指导。 2)对于全尺度市场下的风电出力以及现货电价双重不确定性的建模问题，提出了基于场景-鲁棒优化的全尺度市场下双重不确定性建模方法；在日前市场采用基于场景法的随机优化方法对双重不确定性进行建模；在实时市场中由于对计算速度要求较高以及需保证系统运行安全性，市场参与者对于调度将采用相对保守策略，因此采用鲁棒优化方法对双重不确定性进行建模。上述建模方法解决了不同时间尺度下的不确定性问题。 3)建立了考虑条件风险价值(ConditionalValueatRisk,CVaR)的日前投标策略模型。为规范风储联合电站日前投标行为，构建了日前投标偏差惩罚模型；考虑到风电出力、现货电价不确定性将会对风储联合电站收益带来风险，引入条件风险价值理论，构建了条件风险价值约束，对风储联合电站收益风险厌恶程度进行度量；基于上述研究构建了日前预期全尺度收益最大化的目标函数；利用美国PJM市场数据对所建模型进行仿真分析，验证了所建模型的有效性；分析了不同风险偏好系数、风电出力以及现货电价双重不确定性对风储联合电站日前预期全尺度收益的影响。 4)建立了基于鲁棒优化的风储联合电站实时调度策略模型。为提升风储联合电站实时收益，基于日前投标策略优化结果，利用滚动优化的思想，构建了实时市场收益最大化的目标函数；考虑到所建模型为双层鲁棒模型难以直接求解，引入强对偶理论将双层鲁棒模型转化为单层鲁棒模型，然后采用粒子群算法求解。利用PJM市场数据进行仿真分析，验证了所建策略模型的有效性；分析了风电预测误差、风电出力以及现货电价的鲁棒控制系数对于风储联合电站实时收益的影响。
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