储能资源具有快速灵活的启停特性和功率调节特性,非常适合参与系统的频率响应,能够有效解决可再生能源大量渗透带来的功率平衡问题。调频市场作为储能资源参与市场的主要收益来源,直接影响着储能产业的发展。我国南方区域正在建立区域统一调频市场,但当前的区域调频市场交易机制无法有效反映储能资源为系统做出的调频贡献,当前的调度模式也没有考虑到储能资源参与调频响应过程中的物理状态约束。在这一背景下,设计适应储能参与的南方区域调频市场交易机制和调度模式具有较高的现实意义。首先,本文总结了南方区域调频市场的组织流程、交易机制和调度模式,组织流程上采用了日前集中竞价和预出清、日内统一出清的模式,交易机制采用了两步出清机制,第一步出清各调频资源分布区的调频资源,以满足分布区内部的调频需求,第二步出清南方区域统一调频控制区剩余的调频容量,调度模式上采用了网省协调AGC控制实现CPS标准。基于南方区域调频市场的分析,提出了现有调频市场模式在调频信号与调频需求、调频市场定价机制、调频市场结算机制和调度模式存在的问题。其次,本文提出了南方区域适应储能参与的调频交易品种的设计思路,将调频交易品种分解为传统调频品种和快速调频品种,并研究了调频需求确定和调频信号分解的具体方法。在调频需求确定方面,提出了基于负荷变化量、新能源出力变化量和联络线变化量的调频容量总需求确定方法,并根据调频信号中高频分量占比确定两种调频品种的容量需求;在调频信号分解方面,提出了基于滚动时窗的小波变换分解方法,分解得到的快速调频信号变化幅度较小,变化周期较短,能够实现短周期内的“电量中性”,适合储能等快速调频资源的参与。基于matlab平台,并通过某省实际ACE数据验证了交易品种设计的合理性。然后,本文在上述调频交易品种设计的基础上,提出了适应储能参与的调频市场出清定价模型。出清模型以火电机组和储能电站的总发电成本和调频成本最小为目标,综合考虑了系统层面约束和火电机组、储能电站等资源层面约束,优化得到火电机组和储能电站的中标电能量和中标调频容量、调频里程。定价模型基于出清模型的拉格朗日函数,给出了两种调频交易品种容量价格和里程价格的计算方法,并采用KKT条件分析了不同市场场景下交易价格的具体内涵。结算方面提出了将市场化用户纳入市场分摊费用缴纳范围的调频市场结算机制。基于matlab/yalmip平台,通过一个基础算例和一个IEEE-30节点算例验证了出清定价模型设计的合理性。最后,本文提出了适应储能参与的调频市场调度模式,首先构建了区域电网调频控制模型,模型包含了信号分频、调频控制器、火电机组和储能电站物理响应模型等环节;针对调频指令分配方式,提出了基于调频资源性能指标和调频容量的调频指令分配方式,既能满足物理运行实际,又能充分体现调频资源的调频容量和调频性能;针对调频控制器设计,提出了模型预测控制的设计模型,分别建立了预测控制、滚动优化和反馈控制的矩阵方程模型。基于matlab/simulink平台,通过对阶跃负荷和长期随机扰动负荷下系统的频率响应特性进行仿真,验证了包含MPC的调频控制模型的合理性。