[发明专利]基于斯塔克尔伯格博弈的光伏储能电站容量配置优化方法

说明书

本发明提出了一种基于斯塔克尔伯格博弈的光伏储能电站容量配置优化方法，该方法提供了一种考虑用户用电需求，光伏电站与储能电站参与电力市场的电费定价，并基于斯塔克尔伯格博弈，建立光伏与储能的收益模型，减少电网负荷，提高光伏能源利用率的光储系统容量配置优化方法。该方法使用效用函数来模拟电力用户的偏好和电力消费模式，建立斯塔克尔伯格博弈模型分析光伏电站与储能电站在电力市场实时定价中的策略互动，并通过博弈达到均衡来优化光伏储能系统的容量配置，从而达到提高光伏能源的利用率，减少支出，扩大收益的目的。

技术领域

本发明属于光储系统容量配置领域，具体涉及一种基于斯塔克尔伯格博弈的光伏储能电站容量配置优化方法。

背景技术

随着储能技术的发展，储能电站已成为电力系统调峰填谷、提高系统稳定性、实现需求侧管理的一种有效手段。光伏发电是一种重要的新能源发电形式，大规模光伏电站的并网运行是未来发展的趋势。随着电力市场规则的不断完善，储能电站和光伏电站作为决策主体参与电力市场已成为一种重要趋势。

光伏电站出力具有随机性和波动性，且受自然条件的影响，光伏电站出力预测精度仍然较低。光伏电站一般通过招标电价制参与电力市场。在中长期招标电价制下，光伏电站在市场上失去了竞价能力，也就失去了进一步提升收益的空间。由于储能电站具有灵活的运行模式，因此能够以多样的运行模式充分参与电力市场。然而，由于储能容量和充放电功率限值的约束，储能电站也面临难以进一步提高收益的困境。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，考虑到光伏电站与储能电站装机容量不匹配的经济运行问题，提供一种考虑了光伏电站与储能电站参与电力市场的运行过程，基于斯塔克尔伯格博弈，建立光伏与储能的收益模型，减少电网负荷，提高光伏能源利用率的光储系统容量配置优化方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于斯塔克尔伯格博弈的光伏储能电站容量配置优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：确定光伏储能系统的售电单价；

步骤2：建立斯塔克尔伯格博弈调度模型，其中光伏电站作为领导者，储能电站作为跟随者；

步骤3：结合确定的售电单价，建立光伏电站与储能电站的收益函数；

步骤4：光伏电站作为领导者，首先确定装机容量，以光伏电站收益最大为目标函数；储能电站作为跟随者，根据光伏电站确定的装机容量调整自身的装机容量，以实现储能电站收益最大；

步骤5：根据光伏电站与储能电站的装机容量，重新确定光伏储能系统的售电单价。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，步骤1具体如下：

首先，建立效用函数U(p，S)表示售电单价与光伏储能系统容量配置之间的关系：

式中，α为电力需求数量，γ为容量配置折算系数，β为动态补偿值，S为装机容量，S₁及S₂分别为光伏电站与储能电站的装机容量，单位为kw，p为售电单价；

然后，通过最大化效用函数来确定售电单价；当U(p，S)取最大值时，电站售电单价p(S)的表达式为：

式中，p(S)等同于p。

进一步地，步骤3中，建立了如下的收益函数：

Π_pv(S₁，S₂)＝p(S₁，S₂)·η·S₁-C_pv·S₁ (3)