一种基于机组组合的储能电站容量确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机组组合的储能电站容量确定方法。该方法综合考虑各种机组的发电特性，通过比对典型方式下不同储能容量接入对系统运行经济性的影响，确定合理的储能电站容量。其方法为：1.输入火电，风电与水电机组相关数据以及所有组储能电站的容量；2.根据电力系统中等式与不等式约束建立混合整数线性规划方程组；3.依次将各组储能电站容量代入混合整数线性规划方程组并得出储能电站的系统运行费用；4.比较各组的系统运行费用并得到最优的储能电站容量。本发明专利技术通过比较不同储能电站装机容量下的系统运行费用，帮助系统确定合理的储能机组容量；此外通过极端情景下线路潮流简化方法提高求解速度，为其在实际电力系统中的应用打下坚实基础。

A Method for Capacity Determination of Energy Storage Power Station Based on Unit Combination

The invention discloses a method for determining the capacity of an energy storage power station based on unit combination. This method considers the power generation characteristics of various units synthetically, and determines the reasonable capacity of energy storage power station by comparing the impact of different energy storage capacity access on the system operation economy under typical mode. The methods are as follows: 1. Input the data of thermal power, wind power and hydropower units and the capacity of all groups of energy storage plants; 2. Establish mixed integer linear programming equations according to the constraints of medium and inequality in power system; 3. Substitute the capacity of each group of energy storage plants into mixed integer linear programming equations in turn and get the system operation cost of energy storage plants; 4. Compare the system operation costs of each group. The optimal capacity of energy storage power station is obtained. The invention helps the system to determine the reasonable capacity of the energy storage unit by comparing the operating costs of the system under different installed capacity of the energy storage power station, and improves the solving speed through the line power flow simplification method under extreme scenarios, thus laying a solid foundation for its application in the actual power system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机组组合的储能电站容量确定方法
本专利技术属于电力系统的运行、分析与调度
，尤其涉及基于机组组合的储能容量确定方法。
技术介绍
随着风电等新能源大量并网发电，电网的不确定性显著增强，系统发电和备用容量调度面临新的挑战。储能电站运行状态可以在发电和负荷之间灵活切换，其对系统消纳风电有重要意义，因此受到广泛重视。储能机组调度灵活但运行成本高，如何在满足高风电渗透率系统安全性的前提下，合理经济的安排储能机组容量成为目前的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于机组组合的储能容量确定方法。本专利技术通过使用基于区间规划的鲁棒算法确定系统备用容量和位置，验证给定的储能机组容量能否在风电波动时满足负荷需求并保证系统潮流安全，在此基础上通过对比不同储能容量下系统的运行费用，确定合理的储能装机容量。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于机组组合的储能容量确定方法，包括如下步骤：S1:接收电力系统未来24小时负荷需求数据，风电场出力预测数据；接收水电站库容数据及未来各时段天然来水量预测数据；接收电力系统水、火电机组数据，线路容量数据，输入n组储能电站容量；其具体数据为:pi,t为火电机组i在t时刻的功率输出；ph,t为水电机组h在t时刻的输出功率；pk,t为储能机组k在t时段的发电或者储能功率；Pll,t为节点l在t时段负荷；Pwk,t为风电场k在t时刻的功率输出；Vs,t为水库s在t时刻的库容；nqj为水库j在t时刻的自然来水量；S2:设初始储能电站容量编号k＝1；S3:对电力系统机组组合问题进行线性化建模，根据运行要求选择目标函数和约束条件，包括等式约束条件和不等式约束条件，构成混合整数线性规划问题；S4：将第k组储能电站容量数据,k＝1,2,...,n，带入步骤3所构成的混合整数线性规划问题；S5:求解步骤3所构成的混合整数线性规划问题，获得第k组储能电站容量对应的系统运行费用；S6:检查是否获得n组储能容量下的系统运行费用；如果已获得所有数据，则输出n组储能容量下的系统运行费用，如果机组组合问题无解，则设系统运行费用为无穷大，即不考虑该种情况；S7:如果没有获得所有n组储能机组容量下的系统运行费用，令k＝k+1并返回步骤4；S8:对比所得所有n组储能机组容量下的系统运行费，求得一个合适的储能电站容量；优选方式下，所述步骤3混合整数线性规划问题中对于风电场的出力，每个时段只需要考虑2种极端情景，即风电出力预测区间的两个端点；优选方式下，所述步骤3混合整数线性方程中的目标函数以及约束条件为：目标函数是降低预计情景(风电出力为预计值Pwf)下的系统发电费用：其中，F为火电发电费用，ST为火电启停费用，C为储能机组使用费用，Ng为火电机组数目，Nt为机组组合时段数；因为水电发电成本很低，不考虑其发电成本；约束条件为：Qh,t≥QSh(Ih,t-Ih,t-1)，Qh,t≥0(8)ph,t＝f(qh,t,Vj,t)(11)pk,t＝αgkvgk,t-αlkvlk,t(12)ugk,t+ulk,t≤1(15)Ak,t+1-Ak,t＝vlk,t-vgk,t(16)R(u,I,ug,ul)≥0(22)其中，方程(2)为系统功率平衡约束，pi,t为火电机组i在t时刻的功率输出；ph,t为水电机组h在t时刻的输出功率；pk,t为储能机组k在t时段的发电或者储能功率，正值表示发电，负值表示储能；Pll,t为节点l在t时段负荷；Pwk,t为风电场k在t时刻的功率输出；方程(3)为系统线路潮流约束，Ts表示线路潮流传输分配系数矩阵；FLl表示线路l的可以承受的最大潮流；方程(4)表示水电机组最大、最小出力约束；Ih,t为水电机组h在t时刻的运行状态，1表示在线状态，0表示离线状态；Ph、为机组h允许的最小、最大出力；方程(5)表示水电机组的最大、最小过水量约束；qh,t为水电机组h在t时刻的输出功率；qh、为水电机组h单位时段最小、最大过水量；方程(6)表示水库库容量约束；Vs,t为水库s在t时刻的库容；Vs、为水库s的允许库容下、上限；方程(7)表示调度结束后剩余库容约束；Vs,T+1为调度时段结束后剩余库容上、下限；方程(8)表示水电机组启动用水，其中Qh,t为机组h在t时刻的实际启动耗水量，QSh为机组h的启动耗水量，本文的实际启动耗水量包含启动耗水量和弃水量；方程(9)表示水库平衡约束，其中nqj为水库j在t时刻的自然来水量；水库j是水库i的直接下游水库，水库i的放水经过时段Δti到达水库j；方程(10)表示水库单位时段允许的最大放水量，Qvs为水库s单位时段最大允许放水量；方程(11)表示水电机组出力与用水量、水库水位之间的关系；方程(12)表示储能电厂发电/储能量；αgk、αlk为储能机组k发电、储能损耗系数，其中αgk≤1、αlk≥1；vgk,t、vlk,t为发电消耗、储能增加的能量；方程(13)表示单位时段发电消耗储能量上、下限；ugk,t为储能机组k在t时段发电状态变量，1表示发电状态，0表示非发电状态；vgk、为储能机组k发电状态下单位时段最小、最大发电消耗储能容量；方程(14)表示单位时段储能增加储能量上、下限；ulk,t为机组k在t时段储能状态变量，1表示储能状态，0表示非储能状态；vlk、为机组k储能状下态单位时段最小、最大增加储能容量；方程(15)表示储能机组在且仅在储能、发电或停运三种状态之一；方程(16)表示相邻时段储能容量约束；Ak,t为机组k在t时段的储能量；方程(17)为储能量上、下限约束；Ak为机组k的储能容量上、下限；方程(18)表示调度结束后剩余储能容量限制；方程(19)表示火电机组出力约束；ui,t为火电机组i在t时刻的运行状态，1表示在线状态，0表示离线状态；Pi，为火电机组i的最小，最大出力限制；方程(20)表示火电机组最小启停时间约束，Ti,on、Ti,off为机组i已经连续在线、离线时间，Ti,up、Ti,down为机组i的最小连续在线、离线时间；方程(21)表示火电机组爬坡能力约束，其中Upi(Dpi)为发电机组i在一个时段内的最大上(下)爬坡能力；SUi为发电机组i启动后第一个时段最大出力；SDi为发电机组i关机前一个时段最大出力；方程(22)为系统基于极端情景(风电出力为区间端点Pwl、Pwu)的备用约束，具体形式如方程(23)-(30)；基于极端情景的备用约束条件为：其中，上标l、u分别对应风电出力为区间端点Pwl、Pwu的情景，方程(23)-(27)为应对风电不确定性的发电能力备用，方程(28)为应对风电不确定性的爬坡能力备用，方程(29)-(30)为应对风电不确定性的线路输送容量备用，当Ts>0时，TPmax(min)＝Ts×Pwu(l)；当Ts<0时，TPmax(min)＝Ts×Pwl(u)。本专利技术的有益效果是在保证系统安全吸纳风电的前提下，通过比较不同储能电站装机容量下的系统运行费用，帮助系统确定合理的储能机组装机容量。此外通过极端情景下线路潮流简化方法提高求解速度，为其在实际电力系统中的应用打下坚实基础。附图说明图1是风电场出力分布概率图；图2是整体流程图；图3是基于区间规划的机组组合问题的求解流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机组组合的储能电站容量确定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:接收电力系统未来24小时负荷需求数据，风电场出力预测数据；接收水电站库容数据及未来各时段天然来水量预测数据；接收电力系统水、火电机组数据，线路容量数据，输入n组储能电站容量；其具体数据为:pi,t为火电机组i在t时刻的功率输出；ph,t为水电机组h在t时刻的输出功率；pk,t为储能机组k在t时段的发电或者储能功率；Pll,t为节点l在t时段负荷；Pwk,t为风电场k在t时刻的功率输出；Vs,t为水库s在t时刻的库容；nqj为水库j在t时刻的自然来水量；S2:设初始储能电站容量编号k＝1；S3:对电力系统机组组合问题进行线性化建模，根据运行要求选择目标函数和约束条件，包括等式约束条件和不等式约束条件，构成混合整数线性规划问题；S4：将第k组储能电站容量数据,k＝1,2,...,n，带入步骤3所构成的混合整数线性规划问题；S5:求解步骤3所构成的混合整数线性规划问题，获得第k组储能电站容量对应的系统运行费用；S6:检查是否获得n组储能容量下的系统运行费用；如果已获得所有数据，则输出n组储能容量下的系统运行费用，如果机组组合问题无解，则设系统运行费用为无穷大，即不考虑该种情况；S7:如果没有获得所有n组储能机组容量下的系统运行费用，令k＝k+1并返回步骤4；S8:对比所得所有n组储能机组容量下的系统运行费，求得一个合适的储能电站容量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于机组组合的储能电站容量确定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:接收电力系统未来24小时负荷需求数据，风电场出力预测数据；接收水电站库容数据及未来各时段天然来水量预测数据；接收电力系统水、火电机组数据，线路容量数据，输入n组储能电站容量；其具体数据为:pi,t为火电机组i在t时刻的功率输出；ph,t为水电机组h在t时刻的输出功率；pk,t为储能机组k在t时段的发电或者储能功率；Pll,t为节点l在t时段负荷；Pwk,t为风电场k在t时刻的功率输出；Vs,t为水库s在t时刻的库容；nqj为水库j在t时刻的自然来水量；S2:设初始储能电站容量编号k＝1；S3:对电力系统机组组合问题进行线性化建模，根据运行要求选择目标函数和约束条件，包括等式约束条件和不等式约束条件，构成混合整数线性规划问题；S4：将第k组储能电站容量数据,k＝1,2,...,n，带入步骤3所构成的混合整数线性规划问题；S5:求解步骤3所构成的混合整数线性规划问题，获得第k组储能电站容量对应的系统运行费用；S6:检查是否获得n组储能容量下的系统运行费用；如果已获得所有数据，则输出n组储能容量下的系统运行费用，如果机组组合问题无解，则设系统运行费用为无穷大，即不考虑该种情况；S7:如果没有获得所有n组储能机组容量下的系统运行费用，令k＝k+1并返回步骤4；S8:对比所得所有n组储能机组容量下的系统运行费，求得一个合适的储能电站容量。2.根据权利要求1所述基于机组组合的储能电站容量确定方法，其特征在于，所述步骤3混合整数线性规划问题中对于风电场的出力，每个时段只需要考虑2种极端情景，即风电出力预测区间的两个端点。3.根据权利要求1所述基于机组组合的储能电站容量确定方法，其特征在于，所述步骤3混合整数线性方程中的目标函数以及约束条件为：目标函数是降低预计情景(风电出力为预计值Pwf)下的系统发电费用：其中，F为火电发电费用，ST为火电启停费用，C为储能机组使用费用，Ng为火电机组数目，Nt为机组组合时段数；因为水电发电成本很低，不考虑其发电成本；约束条件为：Qh,t≥QSh(Ih,t-Ih,t-1)，Qh,t≥0(8)ph,t＝f(qh,t,Vj,t)(11)pk,t＝αgkvgk,t-αlkvlk,t(12)ugk,t+ulk,t≤1(15)Ak,t+1-Ak,t＝vlk,t-vgk,t(16)R(u,I,ug,ul)≥0(22)其中，方程(2)为系统功率平衡约束，pi,t为火电机组i在t时刻的功率输出；ph,t为水电机组h在t时刻的输出功率；pk,t为储能机组k在t时段的发电或者储能功率，正值表示发电，负值表示储能；Pll,t为节点l在t时段负荷；Pwk,t为风电场k在t时刻的功率输出；方程(3)为系统线路潮流约束，Ts表示线路潮流传输分配系数矩阵；FLl表示线路l的可以承受的最大潮流；方程(4)表示水电机组最大、最小出力约束；Ih,t为水电机组h在t时刻的运行状态，1表示在线状态，0表示离线状态；Ph、为机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：周博然，浦勇超，吴港，王睿，宋明刚，蔡健，马宗乐，鲁国起，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21