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风电场群风储系统选址定容联合优化的方法技术方案

技术编号:18460355 阅读:25 留言:0更新日期:2018-07-18 13:20
本发明专利技术涉及一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法。该方法考虑中心变电站位置的设置,优化风电场群中心变电站高低压侧输电容量及储能系统功率配置;综合考虑电网输电收益、中心变电站高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益最大化的优化模型,获得中心变电站位置、高低压侧输电容量及储能功率配置。该方法的实施有利于合理规划风电场群外送输电工程,充分利用风资源,提高风电规划工程的社会效益。

Joint optimization of location and capacity of wind farm wind storage system

The invention relates to a method for joint optimization of location and capacity of wind farm group wind storage system. This method takes into account the location of the central substation, optimizes the high and low voltage side transmission capacity and the power distribution of the energy storage system in the central substation of the wind farm group, and takes into account the construction cost of the transmission project, the cost of the power distribution of the energy storage power and the loss of the abandoned wind caused by the possible blocking. The optimization model, which can reflect the maximization of the social benefits of the wind storage joint system, obtains the location of the central substation, the transmission capacity of the high and low voltage side and the configuration of the energy storage power. The implementation of this method is conducive to the rational planning of wind power transmission projects, making full use of wind resources and improving the social benefits of wind power planning projects.

【技术实现步骤摘要】
风电场群风储系统选址定容联合优化的方法
本专利技术涉及电网规划领域,特别涉及一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法。
技术介绍
我国风力资源远离负荷中心,风电场群多处于电网末端,风电无法就地消纳,需要建设配套的远距离输电线路,将电能输送到负荷中心。风电输出功率波动大并且能量密度低,为了优化风电送出,合理利用输电工程,降低线损,各风电场出力先汇聚到中心变电站,由中心变电站升压送出。中心变电站的位置直接影响各风电场到中心变电站送出线路长度以及中心变电站到系统接入点风电场群外送输电线路长度,进而影响风储联合外送系统的社会效益。另外,为了应对风电的波动性,减少弃风,平稳风电出力,在中心变电站处配置储能设施,储能系统可以在负荷无法消纳多余的风电时,将原本应该弃风的电量进行储存,在负荷高峰期当风电出力不足时,储能系统将存储的电量释放。在已有的研究中,要么固定中心变电站的位置,从经济角度构建风储联合外送优化模型,要么考虑中心变电站的位置对优化高低压侧输电线路容量的影响,未考虑储能容量配置对风储联合外送系统经济性的影响。针对上述研究存在的不足,本专利技术对中心变电站位置、风电场群中心变电站高低压侧输电容量及储能系统功率配置进行联合优化,兼顾了中心变电站位置对风储联合系统社会效益影响的同时,也考虑了储能系统配置对风储联合外送工程效益的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,该方法联合优化风电场群风储联合系统中心变电站位置的选址、风电场群中心变电站高低压侧输电容量及储能系统功率配置,节约风电场群输电工程的投资,增加社会效益,有效利用风资源。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,包括如下步骤:步骤S1:获取风电场群各风电场出力时间序列;步骤S2:综合考虑电网输电收益、高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的风电场群弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益的中心变电站定位,输电容量及储能功率配置联合优化模型,其目标函数为风储联合系统社会效益最大化;用数学函数表述如下:其中,f表示风电场群外送输电工程每年的社会效益;R(Pline,Ce)表示输电工程每年的输电收益;Cline(Pline)表示输电工程的建设成本;L(PL1,PL2,…,PLn,Pline)表示每年的弃风损失;CESS(Ce)表示储能系统配置成本;PL1表示风电场1到中心变电站的输电线路容量;PL2表示风电场2到中心变电站的输电线路容量;PLn表示风电场n到中心变电站的输电线路容量;Pline表示风电场群中心变电站高压侧到电力系统接入点的输电线路容量;Ce表示储能最大充放电功率;步骤S3:求解风储联合系统外送优化模型,得到中心变电站的位置、风电场到中心变电站的最优出线容量、中心变电站到电力系统的最优输电容量、储能功率最优配置方案。在本专利技术一实施例中,所述步骤S2中,电网输电收益是根据风储联合系统每年送出的电量计算得出,用数学函数表述如下:R(Pline,Ce)=Kr(Gwind+Gfound)其中,Kr表示输电企业输送单位风电电量的收费;Gwind表示未计及储能系统输电工程每年送出的风力发电电量;Gfound表示由于配置储能系统使输电工程每年增加送出的电量;Gwind和Gfound,用数学函数表述如下:其中,tline表示风电场群输出功率高于外送输电线容量的持续出力时间;T表示风电场群总的持续出力时间;te为风电场群出力高于出线容量与储能功率之和的持续出力时间;P(t)为风电场i在t时刻的外送功率。在本专利技术一实施例中,所述步骤S2中,高低压侧输电工程建设成本及储能功率配置成本是采用费用等年值法计算得出,其中,高低压侧输电工程建设成本用数学函数表述如下:其中,Kc1表示低压侧单位容量、单位长度的输电工程造价;Kch表示高压侧单位容量、单位长度的输电工程造价;PLi表示风电场i到中心变电站的输电线路容量;Li表示风电场i到中心变电站的输电线路长度;n表示风电场群中有n个风电场;L表示风电场群中心变电站到系统接入点输电线路长度;Ts表示输电投资静态回收周期;r表示贴现率;储能系统配置成本用数学函数表述如下:其中,C1表示储能系统功率价格;Ce表示储能系统配置的功率;Tc表示储能寿命周期。在本专利技术一实施例中,所述步骤S2中,风电场群弃风损失是根据风储联合系统每年的弃风电量计算得出,用数学函数表述如下:其中,Kl为弃风损失的单价,按风电发电单价计算;Glosti为风电场i到中心变电站的输电线路容量限制而造成的年弃风电量,Glosta表示中心变电站高压侧到电力系统接入点的输电线路容量限制造成的弃风损失;Glosti和Glost,用数学函数表述如下:其中,tLi为风电场i出力高于输电线路容量PLi的持续出力时间;Pi(t)为风电场i在t时刻的外送风电出力。在本专利技术一实施例中,所述步骤S2中,目标函数包括的约束条件有:各风电场外送线路容量约束、风电场群外送线路容量约束、储能系统充放电功率约束、储能系统荷电状态平衡约束、储能系统容量约束和储能系统能量平衡约束;其中,(a)风电场外送线路容量约束、风电场群外送线路容量约束,用数学函数表述如下:0≤P(t)≤Pline0≤Pi(t)≤PLi(b)储能系统充放电功率约束,用数学函数表述如下:|Pe(t)|≤Ce(c)储能系统荷电状态平衡约束,用数学函数表述如下:SOC(t)=SOC(t-1)+Pe(t)其中,SOC(t)表示储能系统在t时刻的荷电状态;(d)储能系统容量约束,用数学函数表述如下:SOC(t)<SOCmax其中,SOCmax表示储能系统允许的最大荷电状态;(e)储能系统能量平衡约束,用数学函数表述如下:相较于现有技术,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术方法综合考虑电网输电收益、中心变电站高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益最大化的优化模型,获得中心变电站位置、高低压侧输电容量及储能功率配置;该方法的实施有利于合理规划风电场群外送输电工程,充分利用风资源,提高风电规划工程的社会效益。附图说明图1为风电场集群接入系统示意图;各风电场出力汇聚到中心变电站后,由中心变电站升压送出,中心变电站的位置将影响各风电场到中心变电站的距离和中心变电站外送输电距离,即L1,L2,L3和L,优化变量为各风电场到中心变电站的输电容量PL1、PL2、PL3,中心变电站外送输电容量Pline、储能系统功率配置Ce以及中心变电站的位置(x,y)。图2为地球上任意两点距离计算示意图。图3为风电场群各风电场出力时间序列。具体实施方式下面结合附图1-3,对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1所示,本专利技术的一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,包括如下步骤:步骤S1:获取风电场群各风电场出力时间序列;步骤S2:综合考虑电网输电收益、高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的风电场群弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益的中心变电站定位,输电容量及储能功率配置联合优化模型,其目标函数为风储联合系统社会效益最大化;用数学函数表述如下:其中,f表示风电场群外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:获取风电场群各风电场出力时间序列;步骤S2:综合考虑电网输电收益、高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的风电场群弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益的中心变电站定位,输电容量及储能功率配置联合优化模型,其目标函数为风储联合系统社会效益最大化;用数学函数表述如下:

【技术特征摘要】
1.一种风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:获取风电场群各风电场出力时间序列;步骤S2:综合考虑电网输电收益、高低压侧输电工程建设成本、储能功率配置成本以及可能的阻塞造成的风电场群弃风损失,构建能够反映风储联合系统社会效益的中心变电站定位,输电容量及储能功率配置联合优化模型,其目标函数为风储联合系统社会效益最大化;用数学函数表述如下:其中,f表示风电场群外送输电工程每年的社会效益;R(Pline,Ce)表示输电工程每年的输电收益;Cline(Pline)表示输电工程的建设成本;L(PL1,PL2,…,PLn,Pline)表示每年的弃风损失;CESS(Ce)表示储能系统配置成本;PL1表示风电场1到中心变电站的输电线路容量;PL2表示风电场2到中心变电站的输电线路容量;PLn表示风电场n到中心变电站的输电线路容量;Pline表示风电场群中心变电站高压侧到电力系统接入点的输电线路容量;Ce表示储能最大充放电功率;步骤S3:求解风储联合系统外送优化模型,得到中心变电站的位置、风电场到中心变电站的最优出线容量、中心变电站到电力系统的最优输电容量、储能功率最优配置方案。2.根据权利要求1所述的风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,其特征在于,所述步骤S2中,电网输电收益是根据风储联合系统每年送出的电量计算得出,用数学函数表述如下:R(Pline,Ce)=Kr(Gwind+Gfound)其中,Kr表示输电企业输送单位风电电量的收费;Gwind表示未计及储能系统输电工程每年送出的风力发电电量;Gfound表示由于配置储能系统使输电工程每年增加送出的电量;Gwind和Gfound,用数学函数表述如下:其中,tline表示风电场群输出功率高于外送输电线容量的持续出力时间;T表示风电场群总的持续出力时间;te为风电场群出力高于出线容量与储能功率之和的持续出力时间;P(t)为风电场i在t时刻的外送功率。3.根据权利要求2所述的风电场群风储系统选址定容联合优化的方法,其特征在于,所述步骤S2中,高低压侧输电工程建设成本及储能功率配置成本是采用费用等年...

【专利技术属性】
技术研发人员:江岳文温步瀛林建新王燕彬
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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