申请/专利权人：国网吉林省电力有限公司;清华大学

申请日：2021-04-16

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN113077166B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q50/06;G06N7/01

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2021.07.23#实质审查的生效;2021.07.06#公开

摘要：本发明属于电网调度技术领域，尤其涉及一种基于马尔可夫决策过程的社区储能调度方法。本发明方法首先建立一个基于马尔可夫决策过程的社区储能调度方法，将社区储能管理模型改写为贝尔曼方程，利用最优策略的阈值方法，求解与社区储能调度模型等价的贝尔曼方程，得到社区储能设备的调度结果。本发明的基于马尔可夫决策过程的社区储能调度方法，在考虑可再生能源发电，价格和需求等市场不确定性的情况下，建立了储能作为价格制定者的储能管理模型。其中考虑了大规模储能参与市场影响价格即作为价格制定者的情况，因此更符合实际，可以更好指导基于生产消费者的社区利用储能来获得利益。

主权项：1.一种基于马尔可夫决策过程的社区储能调度方法，其特征在于该方法为：首先建立一个基于马尔可夫决策过程的社区储能调度方法，将社区储能管理模型改写为贝尔曼方程，利用最优策略的阈值方法，求解与社区储能调度模型等价的贝尔曼方程，得到社区储能设备的调度结果；该方法包括以下步骤：1建立一个社区储能调度模型如下： 满足：XT+1＝X11b0≤ut≤C-Xt1c0≤wt≤Xt1dXt+1＝Xt+ut-wt1e其中，为期望值计算，rT为调度时刻T的社区储能总收益函数，rt为调度时刻t的社区储能总收益函数，包括社区储能设备在充电状态和放电状态下的套利利润和净社会总收益，X是储能水平，T是一个调度周期中的调度时段数；约束条件1b表示社区储能在当前调度周期T的最后一个阶段结束时恢复到调度周期T的初始能量存储水平，ut表示社区储能设备的调度时刻t的充电能量，wt表示社区储能设备的调度时刻t的放电能量，C表示社区储能设备所能储存的最大能量值，C由社区储能设备的出厂铭牌上获取，ut和wt分别由约束条件1c、1d限制，约束条件1e建立t+1调度时刻社区储能设备储能水平Xt+1与Xt、ut和wt的关系；上述社区储能总收益函数rt的表达式为：rtut,wt,REt＝gdwt,REt-gcut,REt2a 其中，REt表示社区中在t调度时刻的可再生能源的总功率，rtut,wt,REt表示在调度时刻t可再生能源在充电能量为ut、放电能量为wt、可再生能源的总功率为REt时社区储能总收益函数；下标c和d分别表示充电和放电状态，gdwt,REt表示社区储能放电的收益，gcut,REt表示社区储能放电的费用，pt表示在无社区储能设备参与时，市场的出清价格，ηc为社区储能设备的充电效率，ηd为社区储能设备的放电效率，ηc、ηd∈0,1，pc,t和pd,t分别表示调度时刻t社区储能设备充电时和放电时的市场电价，at为调度时刻t社区的最大负荷，b为社区负荷的价格弹性，ball为在总的价格弹性，ball根据社区负荷量、市场电价的历史数据拟合曲线所得到，为总电力供给曲线在预测价格周围的局部线性化的斜率，根据市场电价的历史数据得到；2b、2c中的Wcut,REt、Wdwt,REt分别表示在社区储能设备充电状态和社区储能设备放电状态下，社区储能对社区净收益的影响，表达式为： 其中，Dtp表示与市场电价p相关的负荷函数，pt表示在没有社区储能设备参与时市场的电价出清价格，p0,t表示在没有社区可再生能源和储能设备参与时预测的初始市场电价，pc,t和pd,t分别表示社区储能设备充电和放电时的市场电价，表达式分别为： 2将步骤1的社区储能管理模型改写为贝尔曼方程，使社区储能调度模型等价为： 其中，可再生能源REt是马尔可夫过程，VtXt,REt表示对于从调度时刻t开始到调度时段T结束的有限时间范围内，社区储能水平Xt在充电能量为ut、放电能量为wt、可再生能源的总功率为REt时社区所获得的最优预期收益，表示期望值计算；上述社区储能调度模型中，VTXT,RET是社区所获得的最终利润，若X1＞XT，则在调度周期T的社区储能能量充电到X1，即uT＝X1－XT，wT＝0，若X1≤XT，社区储能能量放电到X1，即,wT＝XT－X1,uT＝0；3利用最优策略的阈值方法，求解步骤2的社区储能调度模型，得到社区储能设备的调度结果，包括以下步骤：3-1初始化时，设定社区储能水平X1为一个常数值，X1的取值范围为0到社区储能设备所能储存的最大能量值C；3-2设定社区储能设备的储电状态的离散状态数NSOC和可再生能源的离散状态数NRES，NSOC和NRES为正整数，由用户根据调度精度设定；3-3设定调度时刻t＝T；3-4设定社区储能水平Xt＝13-5设定可再生能源总功率的初始值REt＝13-6对t进行判断，若t等于T，进行步骤3-7，若t小于T，进行步骤3-8；3-7对社区储能水平X1进行判断，若X1大于Xt，则利用公式计算得到在可再生能源REt下的从t调度时刻开始的边际收益值htXt,REt，进行步骤3-11，若X1小于或等于Xt，则利用公式计算得到在可再生能源REt下的从t调度时刻开始的边际收益值htXt,REt，进行步骤3-11；3-8在t调度时刻的可再生能源的总功率REt上对在可再生能源REt下的从t调度时刻开始的边际收益值htXt,REt进行积分，得到从t调度时刻开始的期望边际收益值htXt；3-9利用以下公式，分别计算得到在t调度时刻的可再生能源的总功率为REt，社区储能水平为Xt时，社区储能设备的t调度时刻的最优充电能量以及在t调度时刻的可再生能源的总功率为REt，社区储能水平为Xt时，社区储能设备的t调度时刻的最优放电能量为 3-10利用以下公式，计算得到在可再生能源REt下的从t调度时刻开始的边际收益值htXt,REt： 3-11使REt＝REt+1，重复步骤3-6～3-11，直到可再生能源REt与步骤3-2中设定的可再生能源的离散状态数NRES相等；3-12使Xt＝Xt+1，重复步骤3-6～3-12，直到社区储能水平Xt与步骤3-2中设定的储电状态的离散状态数NSOC相等；3-13使t＝t-1，重复步骤3-6～步骤3-13，直到t＝1；3-14输出社区储能设备的调度结果，即在t＝1至t＝T调度时刻下，可再生能源的总功率REt＝1至REt＝NRES，社区储能水平为Xt＝1至Xt＝NSOC时，社区储能设备对应的最优充电能量以及在t＝1至t＝T调度时刻下，可再生能源的总功率为REt＝1至REt＝NRES、社区储能水平为Xt＝1至Xt＝NSOC时，社区储能设备对应的最优放电能量。

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