本发明属于微电网，具体涉及微电网柔性供应多时段储能价值评估方法。
背景技术：
1、随着分布式发电技术的进步和能源结构低碳转型的深入，高比例的可再生能源已成为未来能源系统，尤其是微电网的必然趋势，然而，可再生能源的波动性和不确定性对电力系统的安全稳定运行提出了重大挑战，需要探索资源的灵活调节，储能作为一种重要的灵活资源，具有技术多样性和多种调节能力，已被广泛研究和应用，然而，储能技术的高投资成本和有限的回报，加上在当前电力市场框架下不同场景下的模糊效用，使其更广泛的应用复杂化；评估现有储能技术提供的灵活性价值是提高储能技术应用效率、节约资源和保护环境的第一步，然而，对各种储能技术的规划和运行安全性的综合评价还没有得到足够的重视，主要集中在如何高效、有效地规划和调度微电网中有限的资源；然而，在构建高效微电网的背景下，对储能技术的综合利用进行深入的分析研究是非常缺乏的，储能整体效用评估不仅可以验证现有建设规划的有效性，为电力系统开发商、储能投资者和政府机构提供建设性的反馈，还可以在新电力系统建设的不同阶段对储能价值进行纵向比较，促进系统内不同单元之间的协调规划和发展；因此，提供一种建立储能效用综合评价指标体系、考虑决策者风险偏好、构建基于复合权重-todim储能柔性调整效用评价模型的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法是非常有必要的。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种建立储能效用综合评价指标体系、考虑决策者风险偏好、构建基于复合权重-todim储能柔性调整效用评价模型的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法。
2、本发明的目的是这样实现的：微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1：综合考虑储能在储能性能、减排和电力系统增收方面的有效性，构建储能电站参与电力市场灵活调整效用综合评价指标体系；
4、步骤2：基于todim效用评价的复合权重框架建立新电力系统建设过程中储能参与电力市场灵活调整的效用评估模型；
5、步骤3：实例分析。
6、所述步骤1中构建的评价指标体系由储能效用、社会福利效益和电力系统增量收益效应三部分组成，并进一步划分为十个二级指标。
7、所述储能效用包括系统储能投资成本、系统储能运行成本、累计蓄能量、储能累计运行时长以及储能放电次数；其中①系统储能投资成本：在对储能系统的效用进行评估时，希望系统能够以最小的成本来满足大量的灵活调节需求，相应的成本计算模型如下：其中，cconstruction-in表示储能在其整个生命周期内的总投资成本；β1、β2分别表示单位额定功率和额定储能容量的建设成本；分别表示储能站的额定功率和额定容量；x为贴现率；tes为储能站的寿命；②系统储能运行成本：储能的运行成本由充放电功率和单位运行价格决定，式中，com为储能站的运行维护成本；β3表示储能单元的单位运行成本；pdis(t)、pcha(t)分别为t时刻储能单元的发电功率和充电功率；kes,dis(t)、kes,cha(t)分别为储能运行状态的约束变量；③累计蓄能量：累计蓄能量反映灵活调节期内的总蓄电量，表明储能的灵活调节能力，其计算方法为：式中，为系统在给定时间段内存储的总电量；η1为系统的漏电系数；④储能累计运行时长：储能累计时长是指系统内储能运行的总时长，单位为小时，计算公式为：⑤储能放电次数：储能的充放电循环次数体现储能对柔性调节的参与，进一步说明储能对柔性调节的贡献，计算方法为：
8、所述社会福利效益包括减少碳排放的成效、可再生能源吸收率以及政府津贴及福利；其中①减少碳排放的成效：计算方法为：②可再生能源吸收率：可再生能源的吸收率可以作为储能应用效用的综合评价指标之一，其计算方法为：其中，pres(t)表示可再生能源实际发电量；表示可再生能源实际削减量；③政府津贴及福利：利用政府电价补贴来计算储能的额外收益，计算公式为：式中，pdis(t)表示t时刻储能系统的放电功率；csub为政府补贴电价。
9、所述电力系统增量收益效应包括拖延设备投资和调峰和填谷的预期效益；其中①拖延设备投资：储能参与电力系统的灵活调整，可以延缓系统设备的投资，其效益函数为：fdu＝λ×δ×cdistribution×pest(9)，其中，δ表示配电网设备的固定折旧率；λ表示储能系统的充放电效率；cdistribution表示配电设备的单位容量成本；pest为储能系统的额定功率；②调峰和填谷的预期效益：在分时电价的影响下，储能可以峰放低价充电，实现调峰填谷套利，计算公式为：其中，ρt为电力系统的分时电价。
10、所述步骤2中的基于todim效用评价的复合权重框架建立新电力系统建设过程中储能参与电力市场灵活调整的效用评估模型，具体包括以下步骤：
11、步骤2.1：储能效用评价中的权重组合方法；
12、步骤2.2：采用基于todim法的储能效用评价方法；
13、步骤2.3：储能效用评价指标的量化方法；
14、步骤2.4：建立基于多场景系统运行模拟的储能效用评估流程；
15、步骤2.5：综合评价方法误差来源分析。
16、所述步骤2.1中的储能效用评价中的权重组合方法，具体包括以下步骤：
17、步骤2.11：构建指标主观权重的初始判断矩阵；
18、步骤2.12：通过行几何平均法求解储能效用指标的判断矩阵：如下式所示：
19、步骤2.13：对储能效用评价指标权重信息进行一致性检查：首先利用式确定储能效用评价指标判断矩阵的最大特征值，并利用式进行一致性检验，然后决策者引入随机指数ri来进一步缓解由于矩阵顺序导致的修正因子不一致的问题，式中，λmax、n分别表示判断矩阵的最大特征值和阶数；a表示a层一级指标的判断矩阵；
20、步骤2.14：采用熵权法确定新电力系统建设过程中储能参与柔性调节效用评价指标的客观权重，设为评价指标i的熵ei的计算公式为：若wi为评价指标i中熵的加权值wi∈[0,1],则wi的计算公式为：gi＝1-ei(18)，其中wi值的特征可以进一步揭示指标值的变化规律；为了合理显示决策者的主观偏好和决策标准的客观属性，使用下式对主客观权重进行汇总：wcom＝α1×wsub+α2×wob(19)。
21、所述步骤2.2中的采用基于todim法的储能效用评价方法，具体为：首先，对评价信息进行标准化：其次，计算各指标的相对重要性：最后，利用todim模型中的优势度函数计算各指标下评价对象对储能效用的相对优势度：其中损失厌恶系数θ表示决策者对风险的态度；最后，利用公式对各备选方案的所有评价指标的优势度进行求和；式中，xpj表示备选方案p相对于标准j的性能得分；分别表示标准j的所有备选方案中的最佳和最差性能分数；wjr为参考文献r上下文中准则j的权重；c指的是一组标准，其中替代p优于参考；b指的是一组标准，其中替代p比参考差；为可选tp与参考tq比较时准则j的偏值函数；θ为衰减因子；d(xpj,xqj)表示标准j的备选方案p和q的性能得分之差；δ(tp,tq)是指在所有标准中替代tq相对于参考tq的总体优势。
22、所述步骤2.3：储能效用评价指标的量化方法，具体为：构建如下系统优化模型：maxf＝fup-low+fsub-ccarbon-closs-cin-ccon(25)，
23、其中，fup-low表示调峰和填谷的预期收益；fsub表示政府补贴收入，ccarbon、closs、cin、ccon分别表示碳排放成本、弃风弃光成本、储能总投资成本和传统能源的运营成本；ci为第i类传统能源的单位碳排放成本；pcon,i(t)表示第i种传统能源在t时刻的发电量；ηw、ηs分别为每单位弃风弃太阳能的成本系数；pw,loss(t)、ps,loss(t)分别为t时刻的弃风弃太阳能总量；pcon,fuel为传统能源的单位燃料成本；qcon,i,t为第i种传统能源在t时刻的消耗；ccon表示单位可变运行成本；s.t.kes,dis(t)+kes,cha(t)≤1(29)，socmin≤soc(t)≤socmax(31)，kes,dis(t)×pdis,t,min≤pdis,t≤kes,dis(t)×pdis,t,max(32)，kes,cha(t)×pcha,t,min≤pcha,t≤kes,cha(t)×pcha,t,max(33)，其中，kes,dis(t)、kes,cha(t)分别表示时刻t储能的放电状态和充电状态变量；soc(t)表示储能系统处于充电状态的百分比；π为储能自放电率；ηc、ηd分别为储能的充电和放电效率；ees为储能的额定容量；pdis,t、pcha,t分别表示储能系统在t时刻的放电和充电功率；φ为容量退化系数；其中，ps(t)、pw(t)分别表示t时刻的光伏和风电输出；d(t)表示t时刻的负荷；δ1、δ2分别表示弃风弃热的最大允许速率。
24、所述步骤2.4中的建立基于多场景系统运行模拟的储能效用评估流程，具体包括以下步骤：
25、步骤2.41：利用上述构建的规划模型计算储能系统灵活调节效果的相关评估指标；
26、步骤2.42：优化储能技术运行场景；
27、步骤2.43：根据优化后的系统运行结果，采用综合权重-todim效用评价模型，对不同场景下的储能效用进行综合评价；
28、步骤2.44：分析储能应用的效用，讨论储能跨多个场景的效用。
29、本发明的有益效果：本发明为微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，是为了彻底分析储能在促进微电网灵活调整方面的效用，在使用中，首先本发明引入了一套全面的评估指标，用于评估储能灵活调整的效用，然后构建了一个复合权重-todim模型，用于评估储能的效用，该模型包含风险偏好的异质性，该模型将决策者的风险偏好考虑在内，能够对储能技术在多种场景下的效用进行比较分析，从而为微电网中多时段储能的应用提供战略见解，本发明方法有利于对不同环境条件下的储能效用进行横向分析和纵向比较，从而有助于建立储能效用的综合评价模型，从而支持高效、清洁的新型电力系统的建设通过，实例分析验证了该模型的可行性和有效性；本发明具有建立储能效用综合评价指标体系、考虑决策者风险偏好、构建基于复合权重-todim储能柔性调整效用评价模型的优点。
1.微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤1中构建的评价指标体系由储能效用、社会福利效益和电力系统增量收益效应三部分组成，并进一步划分为十个二级指标。
3.如权利要求2所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述储能效用包括系统储能投资成本、系统储能运行成本、累计蓄能量、储能累计运行时长以及储能放电次数；其中①系统储能投资成本：在对储能系统的效用进行评估时，希望系统能够以最小的成本来满足大量的灵活调节需求，相应的成本计算模型如下：其中，cconstruction-in表示储能在其整个生命周期内的总投资成本；β1、β2分别表示单位额定功率和额定储能容量的建设成本；分别表示储能站的额定功率和额定容量；x为贴现率；tes为储能站的寿命；②系统储能运行成本：储能的运行成本由充放电功率和单位运行价格决定，式中，com为储能站的运行维护成本；β3表示储能单元的单位运行成本；
4.如权利要求2所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述社会福利效益包括减少碳排放的成效、可再生能源吸收率以及政府津贴及福利；其中①减少碳排放的成效：计算方法为：②可再生能源吸收率：可再生能源的吸收率可以作为储能应用效用的综合评价指标之一，其计算方法为：其中，pres(t)表示可再生能源实际发电量；表示可再生能源实际削减量；③政府津贴及福利：利用政府电价补贴来计算储能的额外收益，计算公式为：式中，pdis(t)表示t时刻储能系统的放电功率；csub为政府补贴电价。
5.如权利要求2所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述电力系统增量收益效应包括拖延设备投资和调峰和填谷的预期效益；其中①拖延设备投资：储能参与电力系统的灵活调整，可以延缓系统设备的投资，其效益函数为：fdu＝λ×δ×cdistribution×pest(9)，其中，δ表示配电网设备的固定折旧率；λ表示储能系统的充放电效率；cdistribution表示配电设备的单位容量成本；pest为储能系统的额定功率；②调峰和填谷的预期效益：在分时电价的影响下，储能可以峰放低价充电，实现调峰填谷套利，计算公式为：其中，ρt为电力系统的分时电价。
6.如权利要求1所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤2中的基于todim效用评价的复合权重框架建立新电力系统建设过程中储能参与电力市场灵活调整的效用评估模型，具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤2.1中的储能效用评价中的权重组合方法，具体包括以下步骤：
8.如权利要求6所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤2.2中的采用基于todim法的储能效用评价方法，具体为：首先，对评价信息进行标准化：其次，计算各指标的相对重要性：最后，利用todim模型中的优势度函数计算各指标下评价对象对储能效用的相对优势度：其中损失厌恶系数θ表示决策者对风险的态度；最后，利用公式对各备选方案的所有评价指标的优势度进行求和；式中，xpj表示备选方案p相对于标准j的性能得分；分别表示标准j的所有备选方案中的最佳和最差性能分数；wjr为参考文献r上下文中准则j的权重；c指的是一组标准，其中替代p优于参考；b指的是一组标准，其中替代p比参考差；为可选tp与参考tq比较时准则j的偏值函数；θ为衰减因子；d(xpj,xqj)表示标准j的备选方案p和q的性能得分之差；δ(tp,tq)是指在所有标准中替代tq相对于参考tq的总体优势。
9.如权利要求6所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤2.3：储能效用评价指标的量化方法，具体为：构建如下系统优化模型：maxf＝fup-low+fsub-ccarbon-closs-cin-ccon(25)，其中，fup-low表示调峰和填谷的预期收益；fsub表示政府补贴收入，ccarbon、closs、cin、ccon分别表示碳排放成本、弃风弃光成本、储能总投资成本和传统能源的运营成本；ci为第i类传统能源的单位碳排放成本；pcon,i(t)表示第i种传统能源在t时刻的发电量；ηw、ηs分别为每单位弃风弃太阳能的成本系数；pw,loss(t)、ps,loss(t)分别为t时刻的弃风弃太阳能总量；pcon,fuel为传统能源的单位燃料成本；qcon,i,t为第i种传统能源在t时刻的消耗；ccon表示单位可变运行成本；s.t.kes,dis(t)+kes,cha(t)≤1(29)，socmin≤soc(t)≤socmax(31)，kes,dis(t)×pdis,t,min≤pdis,t≤kes,dis(t)×pdis,t,max(32)，kes,cha(t)×pcha,t,min≤pcha,t≤kes,cha(t)×pcha,t,max(33)，其中，kes,dis(t)、kes,cha(t)分别表示时刻t储能的放电状态和充电状态变量；soc(t)表示储能系统处于充电状态的百分比；π为储能自放电率；ηc、ηd分别为储能的充电和放电效率；ees为储能的额定容量；pdis,t、pcha,t分别表示储能系统在t时刻的放电和充电功率；φ为容量退化系数；其中，ps(t)、pw(t)分别表示t时刻的光伏和风电输出；d(t)表示t时刻的负荷；δ1、δ2分别表示弃风弃热的最大允许速率。
10.如权利要求6所述的微电网柔性供应多时段储能价值评估方法，其特征在于：所述步骤2.4中的建立基于多场景系统运行模拟的储能效用评估流程，具体包括以下步骤：
