考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法技术方案

一种考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，所述方法内容包括如下步骤：1）、建立包含常规火电机组、风电机组、电储能及高载能负荷的总体系统构架；2）、根据弃风量的多少及其变化趋势，判别1）步骤中总体系统的运行状态；3）、根据步骤2）中的运行状态选择相应的源储协调多目标优化模型或源荷协调多目标优化模型完成协调优化。本发明专利技术能够对不同风电消纳态势下的风电消纳问题进行协调优化，实现多种优化目标，通过本发明专利技术所提出的控制方法，可以实现在不同弃风情况下，合理调控高耗能负荷与储能系统的出力，在满足电网安全运行的前提下，提高电网面向风电的消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法
本专利技术涉及一种含储能、高载能负荷的常规机组促进风电消纳的优化方法，属于新能源并网优化运行领域。
技术介绍
风力发电是目前新能源发电中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。然而，随着风电渗透率迅速增加，风电场无法并网的现象越发凸显，巨额弃风电量成为社会关注的焦点，尤其在我国风电发展迅速的“三北”地区弃风现象更为突出，风电消纳已经成为影响我国风电产业持续健康发展的关键问题。按照现有传统机组组合模型在出现弃风时难以处理，导致能源浪费。而高载能负荷的负荷量大，还具有自备电厂，具有作为需求响应资源消纳弃风的潜力；电储能设备充电，可以在短时间内抬升系统消纳风电空间，放电可以平抑风电功率波动，又不影响风电的消纳。因此如何在现有机组组合模型的基础上，利用储能和高载能负荷提高风电消纳能力十分具有必要性和可用性。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供针对现有技术存在的问题，提供一种涉及一种含储能、高载能负荷的常规机组促进风电消纳的优化方法,其目的是解决以往本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：所述方法内容包括如下步骤：/n1)、建立包含常规火电机组、风电机组、电储能及高载能负荷的总体系统构架；/n2)、根据弃风量的多少及其变化趋势，判别1)步骤中总体系统的运行状态；/n3)、根据步骤2)中的运行状态选择相应的源储协调多目标优化模型或源荷协调多目标优化模型完成协调优化。/n

【技术特征摘要】
20191211 CN 20191126682761.一种考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：所述方法内容包括如下步骤：
1)、建立包含常规火电机组、风电机组、电储能及高载能负荷的总体系统构架；
2)、根据弃风量的多少及其变化趋势，判别1)步骤中总体系统的运行状态；
3)、根据步骤2)中的运行状态选择相应的源储协调多目标优化模型或源荷协调多目标优化模型完成协调优化。


2.根据权利要求1所述的考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：
步骤1)中所述的总体系统构架就是在常规火电机组和风电机组的基础上，将电储能装置和高载能负荷加入到弃风消纳调度模型中。


3.根据权利要求1所述的考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：
步骤2)中判别总体系统的运行状态后，根据已知的运行状态，确定该状态下的优化目标及控制策略；具体如下：
在系统所能消纳风电容量趋于饱和时，考虑加入电储能装置来提高系统运行的安全性，在不产生弃风的前提下，以平抑风电功率波动和储能出力最小为优化目标，对储能设备进行投切；
当风电出力超过常规电源调节能力时，投入高载能负荷来保证电力系统平衡，从而提高消纳能力，减少弃风，以风电消纳量最大和运行成本最小为目标。


4.根据权利要求1或3所述的考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：
所述步骤2)中判别总体系统的运行状态具体过程包括：
无弃风时，应满足以下关系式：












式中：和分别为t时段火电机组最小和最大出力；和分别为t时段第i个火电机组最小和最大出力，为t时段风电功率；Plt为t时段负荷预测值；IG为火电机组数量；为t时段火电机组i有功出力；PG,i,min和PG,i,max分别为火电机组i最小和最大有功出力；ri,d和ri,u分别为火电机组i的向下和向上爬坡率；ΔT为调度时段时长；
根据系统状态划分原则，风电消纳余量为：



在未接入电储能设备之前，当系统所能容纳的风电量趋于饱和时，风电消纳余量有变小趋势，这样便有不等式



且当时，其中Bn为一个常数，定义为步骤1)的总体系统工作点位于完全消纳边界时风电消纳余量；此时仅通过调节常规机组出力不能满足负荷和风电波动需要，应考虑加入电储能装置来提高系统运行的安全性；
有弃风时，在未投入高载能负荷之前，系统风电消纳余量满足不等式



且当时，恒成立；此时风电不能被完全消纳，只能采取弃风措施；该状态下，可投入高载能负荷，从而提高系统对风电的消纳能力，减少弃风。


5.根据权利要求4所述的考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：
步骤3)中根据选择相应的源储协调多目标优化模型或源荷协调多目标优化模型完成协调优化，具体为：
无弃风状态下选择以平抑风电功率波动和储能出力最小为目标的源储协调多目标优化模型，该模型建立方式为：无弃风状态下风电全部被消纳，当系统所能容纳风电量趋于饱和时，此时考虑接入电储能装置来提高系统运行的安全性，根据功率平衡约束条件、电储能设备输出功率约束条件、电储能设备容量约束条件和合成功率波动平抑约束区间，得到在不产生弃风的条件下，以平抑风电功率波动和储能出力最小为目标的源储协调多目标优化模型；
弃风状态下选择以风电消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源荷协调多目标优化模型，该模型的建立方式为：弃风状态下风电不能被完全消纳，为减少弃风，投入高载能负荷，根据系统约束条件、风电出力约束条件、火电机组约束条件、高载能负荷投切约束条件，得到以风电消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源荷协调多目标优化模型。


6.根据权利要求5所述的考虑风电消纳能力的源荷储系统分阶段协调优化方法，其特征在于：
无弃风状态下风电全部被消纳，以平抑风电功率波动和储能出力最小为目标，对储能设备进行投切，目标函数为：



式中：为电储能设备在t时段k时刻的输出功率，Z为优化序列个数，Ta为该状态时段的集合；
所述状态下的约束条件包括功率平衡约束、电储能设备的功率约束、电储能设备的容量约束、合成输出功率波动平抑约束和合成输出功率约束；
功率平衡约束为：



式中，为火电机组i在t时段k时刻的输出功率，Plt,k为负荷在t时段k时刻的预测值；
电储能设备的输出功率约束：

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【专利技术属性】
技术研发人员：潘霄，张明理，高靖，王义贺，张娜，谷志峰，邓鑫阳，南哲，李佳桓，李华，刘禹彤，杨博，吉星，李纯正，戴晓宇，满林坤，修策，朱赫焱，李延珍，崔嘉，杨俊友，李铁，陈晓东，姜枫，崔岱，孙文涛，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，国网辽宁省电力有限公司，沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21