一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法技术方案

一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，该方法针对水光互补系统中光伏电站容量优化问题，建立了基于机会约束规划的光伏电站容量优化模型。本发明专利技术方法中的光伏电站容量优化模型通过机会约束规划建模，考虑了光伏电站出力的随机性，以及水光互补系统无法满足负荷要求而调用系统备用机组的费用，以系统净收益最大为目标函数。本发明专利技术的一种基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法充分利用调度水量受限的水电站，将其与光伏电站组成水光互补系统，不仅使水电站摆脱了运营困难的处境，而且为电网接入更多的光伏电站容量提供了新方向。

A system of photovoltaic power station capacity optimization method of complementary Shuiguang

A system of photovoltaic power station capacity optimization method based on the complementary Shuiguang, Shuiguang complementary photovoltaic power station system capacity optimization, optimization model was established for photovoltaic power plant capacity based on chance constrained programming. Through the model of chance constrained programming model and optimization method of the invention of photovoltaic power plant capacity, considering the randomness of the output of photovoltaic power plants, as well as Shuiguang complementary system can not meet the load requirements and standby unit call system costs, maximizing the system net profit as objective function. An invention based on chance constrained programming system Shuiguang complementary photovoltaic power plant capacity optimization method makes full use of the limited water diversion hydropower station, and the composition of photovoltaic power plant Shuiguang complementary system, not only to get rid of the hydropower station operation difficult situation, and provide new directions for more access to the grid photovoltaic power plant capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法
本专利技术涉及一种基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法，属于新能源及高效节能领域。
技术介绍
水电站虽然因调度水量受限而使其发电量受限，但是其调峰容量不受限，将调度水量受限的水电站与并网困难的光伏电站组成水光互补发电系统，既可以使水电站摆脱运营困难的处境，又可以使电网接纳更多的光伏电源。在设计和规划水光互补系统时，需要确定接入系统的光伏电站容量，这不仅关系到整个系统运行的经济性，还有可能影响到整个电网运行的安全性。水光互补系统中光伏电站容量的配置属于多能源发电系统的容量优化问题。目前的研究中，多能源系统的容量优化模型可分为单目标优化模型和多目标优化模型两种。单目标优化模型以系统成本最小或者系统最大经济效益作为优化目标，约束条件一般包括供电可靠性约束、环境保护约束、电源自身的约束，另外还有N-1潮流约束、多能源互补性约束等。而多目标优化模型除以系统最小成本为优化目标，还将单目标优化模型中的部分约束作为目标函数，如可靠性、环保效益。此外，还会根据应用对象的特点添加目标函数，如最大可再生能源利用比例。但现有的研究成果大多针的是对含有风电、光伏发电及储能的多能源微电网或虚拟电厂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，考虑了光伏出力的随机性，不仅能够充分利用水电站的调节能力，增加光伏电站的接入容量，而且对水电站运行不会产生不利影响。本专利技术的技术方案如下：一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)建立光伏电站容量优化模型的目标函数：式(1)中，f为目标函数，Pr{·}表示{·}中事件成立的概率，β是事先给定的目标函数的置信水平，是目标函数f在保证置信水平至少是β时所取得最大值，T表示调度周期的时段个数，Δt表示时段历时，Phy,t表示t时段的水电站有功出力，chy表示水电站的上网电价，Ppv,t表示t时段的光伏电站有功出力，Pdrop,t表示t时段的光伏电站的弃光功率，cpv表示光伏电站的上网电价，Pre,t表示t时段的备用机组有功出力，wre表示备用机组的出力偏离惩罚系数；2)建立光伏电站容量优化模型的约束条件：2.1)、系统的功率平衡约束：Peq＝(Ppv,t-Pdrop,t)+Pre,t+Phy,t(2)式中，Peq表示水光互补系统的等效开机容量；2.2)机组备用出力约束：0≤Pre,t≤Peq(3)2.3)与光伏电站相关约束：Cpv≥0(4)式(4)中，Cpv是光伏电站装机容量，式(4)表示光伏容量大于等于0；Ppv,t＝Ppv,base,tCpv(5)式(5)为光伏出力与光伏容量的关系式，Ppv,base,t表示t时段的基准功率值，假设光伏电站的出力服从正态分布μt、ζt分别为t时段光伏电站出力的均值和标准差，通过模拟得到t时段的基准功率值Ppv,base,t；0≤Pdrop,t≤Ppv,t(6)式(6)表示t时段的弃光功率Pdrop,t应小于该时刻的光伏电站的有功出力Ppv,t；式(7)表示t时段的光伏出力波动率小于统计波动率εpv,t的概率至少大于置信度αt，αt为与εpv,t对应的概率值，Tpv表示光伏开机时段集合，即Tpv时段内的光伏出力大于0；2.4)弃光率约束：式(8)中γpv表示光伏电站的弃光率，表示光伏电站的弃光率约束上限；2.5)与水电站相关的约束：式(9)是水电机组出力约束，Phy是水电机组有功出力下限，是水电机组有功出力上限；式(10)是下泄流量约束，qt是t时段的下泄流量，q是下泄流量下限，是下泄流量上限；式(11)是库容大小约束，Vt是t时段的库容，V和分别是水库库容下限和水库库容上限，V和分别取所选调度周期内的最大、最小库容；式(12)是水量平衡约束，Vt+1是t+1时段的库容，qstream,t是t时段的自然来水，下泄流量等于水电机组的发电流量，Vt取t时段初的水库库容大小作为该时段的库容值；2.6)水光互补运行周期内调度用水量约束：|VT-Vplan|≤δhy(15)式(15)的约束表示水光互补运行周期内调度用水量保持在库容变化要求内；式中，VT表示调度时段末的库容，Vplan表示调度时段末计划削减到的库容值，δhy表示库容控制精度要求；2.7)转换成线性约束后的水电转换关系约束：式(16)至式(20)为转换成线性约束后的水电转换关系的约束,其中，r表示水头区间分段数，R为水头区间分段数集合，Hr、Hr-1分别为r段水头区间的最大、最小值，Sr,t表示t时段水库库容位于r段水头区间的0或1状态变量，qr,t表示t时段位于r段水头区间的水电机组下泄流量，Kr为位于r段水头区间下水电机组出力与下泄流量的线性系数；3)光伏电站容量优化模型的求解：3.1)输入水电站、光伏电站以及系统的基本参数；3.2)据各个时段光伏电站出力的统计数据，拟合得到各个时段光伏电站出力的均值μt和标准差ζt，随机生成N个满足正态分布的光伏电站出力序列，对于任意光伏出力序列，t时刻光伏电站出力Ppv,t服从正态分布3.3)设置计数变量n，置n＝0，检验N个光伏电站出力序列是否满足约束式(7)；若满足，则n＝n+1，否则n＝0；3.4)若对于n/N≥αt均成立，则模拟成功；不成立则返回步骤3.2)和步骤3.3)重新产生N个光伏出力序列并检验约束式(7)；3.5)对于N个光伏出力序列，代入光伏电站容量优化模型，使用线性规划方法求解，得到目标函数值fi，i＝1,2,···N；对N个目标函数值排序，取N0＝int(βN)，int为取整函数，第N0个最大目标函数值即为所求解。本专利技术具有以下优点及突出性的技术效果：①本专利技术的基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法与其他确定性的多能源系统电源容量配置方法相比，能够充分利用水电站的调节能力，增加光伏电站的接入容量。②本专利技术的基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法在多能互补系统中应用后，当多能互补系统运行在光水互补状态时，系统等效开机容量是水电站独立运行的开机容量的两倍以上，显著增强了系统的调峰能力。③本专利技术的基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法在实现水光互补运行的同时，水电站不会受到较大影响，将本专利技术方法应用于水光互补运行系统具有可行性。附图说明图1是应用本专利技术的水光互补系统中光伏电站容量优化方法的实际算例结果。具体实施方式本专利技术提出了一种基于机会约束规划的水光互补系统中光伏电站容量优化方法，考虑了光伏出力的随机性，目标函数中加入了水光互补系统无法满足负荷要求而调用系统备用机组的费用。本专利技术提出的一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，其具体包括如下步骤：1)建立光伏电站容量优化模型的目标函数：式(1)中，f目标函数，Pr{·}表示{·}中事件成立的概率，β是事先给定的目标函数的置信水平，是目标函数f在保证置信水平至少是β时所取得最大值，T表示调度周期的时段个数，Δt表示时段历时，Phy,t表示t时段的水电站有功出力，chy表示水电站的上网电价，Ppv,t表示t时段的光伏电站有功出力，Pdrop,t表示t时段的光伏电站的弃光功率，cpv表示光伏电站的上网电价，Pre,t表示t时段的备用机组有功出力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)建立光伏电站容量优化模型的目标函数：

【技术特征摘要】
1.一种水光互补系统中光伏电站容量优化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)建立光伏电站容量优化模型的目标函数：式(1)中，f为目标函数，Pr{·}表示{·}中事件成立的概率，β是事先给定的目标函数的置信水平，是目标函数f在保证置信水平至少是β时所取得最大值，T表示调度周期的时段个数，Δt表示时段历时，Phy,t表示t时段的水电站有功出力，chy表示水电站的上网电价，Ppv,t表示t时段的光伏电站有功出力，Pdrop,t表示t时段的光伏电站的弃光功率，cpv表示光伏电站的上网电价，Pre,t表示t时段的备用机组有功出力，wre表示备用机组的出力偏离惩罚系数；2)建立光伏电站容量优化模型的约束条件：2.1)、系统的功率平衡约束：Peq＝(Ppv,t-Pdrop,t)+Pre,t+Phy,t(2)式中，Peq表示水光互补系统的等效开机容量；2.2)机组备用出力约束：0≤Pre,t≤Peq(3)2.3)与光伏电站相关约束：Cpv≥0(4)式(4)中，Cpv是光伏电站装机容量，式(4)表示光伏容量大于等于0；Ppv,t＝Ppv,base,tCpv(5)式(5)为光伏出力与光伏容量的关系式，Ppv,base,t表示t时段的基准功率值，假设光伏电站的出力服从正态分布μt、ζt分别为t时段光伏电站出力的均值和标准差，通过模拟得到t时段的基准功率值Ppv,base,t；0≤Pdrop,t≤Ppv,t(6)式(6)表示t时段的弃光功率Pdrop,t应小于该时刻的光伏电站的有功出力Ppv,t；式(7)表示t时段的光伏出力波动率小于统计波动率εpv,t的概率至少大于置信度αt，αt为与εpv,t对应的概率值，Tpv表示光伏开机时段集合，即Tpv时段内的光伏出力大于0；2.4)弃光率约束：式(8)中γpv表示光伏电站的弃光率，表示光伏电站的弃光率约束上限；2.5)与水电站相关的约束：

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，李蕴，黄仁乐，赵二岗，张放，徐绍军，贾东强，孙健，王存平，钱叶牛，常乾坤，张再驰，王海云，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11