基于MATLAB的储能参与电能量-调频市场联合出清模型

原创于 2025-10-27 20:00:00 发布 · 801 阅读

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matlab代码：储能参与电能量—辅助服务调频市场联合出清代码。本代码是电力市场出清的一个重要方向，由于储能的诸多特性，使其适合于辅助服务市场的调频市场，储能的参与也能获利。首先利用SCUC模型确定机组出力计划和储能充放电计划，然后利用SCED模型进行市场出清，确定节点电价，调频容量电价和调频里程电价。最后得到出清和收益结果。本程序在IEEE39节点系统中测试，结果正确，注释清晰。有参考文档

模型概述

本代码实现了一个完整的电力市场联合出清模型，采用SCUC-SCED两阶段优化方法，研究储能系统同时参与电能量市场和辅助服务调频市场的出清机制。模型基于IEEE 39节点系统构建，包含10台火电机组和4座储能电站。

核心模型架构

第一阶段：SCUC（安全约束机组组合）

文件：main_SCUC.m

功能：确定96时段的机组启停计划和储能充放电状态计划

主要决策变量：

u：火电机组启停状态（二进制变量）
uch, udis：储能充放电状态（二进制变量）
P, P_cap：机组出力和调频容量
Pch, Pdis, Pes_cap：储能充放电功率和调频容量

关键约束：

% 机组最小启停时间约束
for i=1:gen_num
    for t=2:T
        indicator=u(i,t)-u(i,t-1); %启动标识
        range=t:min(T,t+genunit.time(i)-1);
        cons=[cons, u(i,range)>=indicator];
    end
end

第二阶段：SCED（安全约束经济调度）

文件：main_SCED.m

功能：在SCUC确定的计划基础上，进行精细化出清计算

输入数据：

SCUC阶段的机组启停计划（u_scuc.mat）
储能状态计划（uchscuc.mat, udisscuc.mat）
启停成本（costH.mat, costJ.mat）

市场机制设计

调频市场特殊处理

根据说明文件，代码采用独特的调频价格计算方式：

% 调整报价 - 考虑调频性能
genunit.price_mil=genunit.price_mil./genunit.fm_perfor;
genunit.price_cap=genunit.price_cap./genunit.fm_perfor;

重要说明：

调频里程通过调频容量 × 历史里程-容量比计算
调频容量电价实际包含了容量电价和里程电价两部分
调频里程约束的对偶变量为0

价格形成机制

节点电价计算：

for t=1:T
    price_node(:,t)=balance(t)*ones(bus_num,1)-(HT*(branch_up(:,t)-branch_down(:,t)));
end

调频价格获取：

for t=1:T
    price_cap(:,t)=dual(cons(5370+2*t))/baseMVA; %调频容量出清价格
    price_mil(:,t)=dual(cons(5371+2*t))/baseMVA; %调频里程出清价格
end

技术特色

1. 储能建模精细化

% 储能状态互斥约束
cons=[cons, u_ch(i,t)+u_dis(i,t)>=0, u_ch(i,t)+u_dis(i,t)<=1];

% 容量动态约束
cons=[cons, S_es(i,t)==S_es(i,t-1)+P_ch(i,t)*storage.eff(i)-P_dis(i,t)/storage.eff(i)];

% 调频容量申报约束
cons=[cons, P_ch(i,t)+Pes_cap(i,t)<=storage.power(i)];
cons=[cons, P_dis(i,t)+Pes_cap(i,t)<=storage.power(i)];

2. 网络约束完整

采用功率转移分布因子（PTDF） 法计算支路潮流：

H(:,noslack)= full(Bf(:,noref) / Bbus(noslack,noref)); %PTDF矩阵
Pline(:,t)==H*(Ag*P(:,t)+Ae*P_dis(:,t)-P_load(:,t)-Ae*P_ch(:,t));

3. 调频需求保障

% 调频容量需求（8%负荷）
cons=[cons, sum(P_cap(:,t))+sum(Pes_cap(:,t))>=load_all(t)*0.08];

% 调频里程需求（80%负荷）
cons=[cons, sum(P_cap(:,t))*genunit.mil_cap(1)+sum(Pes_cap(:,t))*storage.mil_cap(1)>=load_all(t)*0.8];

经济性分析

市场盈余计算

% 收入：负荷支付
revenue(t)=revenue(t)+(price_node(i,t)+price_cap(t)+price_mil(t))*P_load(i,t)*baseMVA;

% 支出：支付给发电商和储能
pay_gen(t)=pay_gen(t)+price_node(i,t)*P(i,t)*baseMVA+(price_cap(t)+price_mil(t))*P_cap(i,t)*baseMVA;

参与者收益计算

火电机组收益 = 电能量收益 + 调频收益 - 燃料成本 - 启停成本

储能收益 = 电能量收益 + 调频收益 - 充放电成本

运行说明

环境要求

MATLAB + YALMIP
CPLEX或Gurobi求解器

数据文件

参数输入2.xlsx：包含机组、储能、负荷、网络参数
四个工作表：火电机组、储能电站、负荷曲线、网络参数

输出结果

SCED求解结果.xlsx：完整的出清结果
支路潮流、市场中标、节点电价、调频价格等
可视化图表：电能量市场和调频市场中标情况

应用价值

本模型为研究储能参与电力市场提供了完整的技术框架，特别在：

储能商业化模式：探索储能通过调频服务获利的可行性
市场机制设计：验证联合出清机制的有效性
系统运行优化：协调电能量与辅助服务市场的关系
投资决策支持：为储能投资提供经济性分析工具

该代码具有良好的扩展性，可根据实际需求调整市场规则、网络结构和参与者类型。