储能作为一种高度灵活的资源,可以为电力系统带来许多益处。在电力市场环境下,储能作为优质的需求响应资源,可以通过参与电力市场获利。储能参与电力市场运营策略和市场机制一直是近年的研究热点。本文针对储能的技术特点,提出了储能的基于灵活能量状态的运行方式,并将之分别应用到市场主体层面和市场层面,分别提出市场主体的新型运营模式与最优竞标策略和新型报价机制。本文的主要工作可总结如下:(1)提出了储能的基于灵活能量状态的运行方式。所述灵活能量状态,是相对于固定能量状态而言,即储能在优化时段的最后时刻的能量状态不一定必须等于其预设值。在优化模型中,可以将其理解为一种对储能的能量状态约束的松弛处理方法。在灵活能量状态的运行方式下,可以更加灵活地制定储能的充放电曲线,从而进一步释放储能的需求响应潜力。储能基于灵活能量状态下的运行方式不但有利于提高电力系统运行的安全稳定性和及经济性,同时也有利于提高储能的收益并进而促进储能技术的发展。本文首先系统阐述了储能灵活能量状态的基本内容,然后分别提出了储能的基于灵活能量状态的新型运营模式与最优竞标策略和新型报价机制。(2)提出了基于灵活能量状态的储能代理商在直接负荷控制模式下的最优竞标策略。在直接负荷控制的模式下,代理商在市场竞标策略的目标是最大化所有储能的利润。本文首先提出代理商的基于灵活能量状态的新型运营模式,然后基于此建立了代理商参与电力市场的随机规划模型,以优化竞标决策。新型运营模式的核心是认为电动汽车的充电需求是灵活的。体现在数学模型上,则是将满足电动汽车充电需求的约束弹性化,并利用拉格朗日松弛法将之添加到目标函数中。在算例分析中,基于实际的电力市场规则和数据验证了所提出的竞标策略,同时也对比分析了储能在传统和新型运营模式的决策与收益情况。(3)提出了基于灵活能量状态的储能代理商在间接负荷控制模式下的最优竞标策略。在间接负荷控制的模式下,代理商分别与电网和储能进行电能交易,其目标是最大化自身的利益,代理商与储能之间形成了一个二级市场。据此,本文建立了一个双层模型表示代理商在该模式下的市场最优竞标策略,上层的目标是最大化代理商的收益,而下层的目标则是最大化储能的收益。为降低模型求解难度,在保证解的正确性的前提下提高求解效率,本文从两个方面进行了研究,一则通过精确松弛一些约束条件来降低模型的复杂度,二则利用基于分解的方法将模型分为若干简单问题分别求解进而迭代得到最优解。通过算例分析验证了所提出的松弛方法和分解算法的有效性。(4)提出了储能的基于灵活能量状态的新型报价机制。新型报价机制的创新之处体现在储能的决策内容、申报内容、调度方式和盈利方式等方面,其中重点在于储能决策内容的改变。在新机制下,储能不需决策运行日内各时段的充放电功率,而是决策需求响应曲线并提交给ISO,由后者在实际调度中确定其充放电功率。在新机制下,储能通过量化后续时段的潜在获利机会来灵活调整运行日的充放电功率,从而有利于进一步提高其在市场上所获得的收益。本文全面阐述了新机制的主要内容,给出了需求响应曲线的具体形式以及确定方法,建立了新机制下的市场调度模型,还建立了新机制对市场的长期动态均衡的影响分析模型,最后通过算例对新机制进行了验证。