发电容量规划的方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供的发电容量规划的方法、装置、计算机设备及存储介质，包括：S1获取规划年所有时段的负荷预测数据、新能源出力预测数据、发电机组的基础数据及储能装置的基础数据；S2基于规划年中每一天的开机机组组合情况，计算所有时段的剩余低谷调峰容量，绘制剩余低谷调峰容量持续曲线；S3建立基于低谷调峰能力需求和储能装置的发电容量规划模型；S4结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法对发电容量规划模型求解，获取发电容量规划结果。本发明专利技术考虑低谷调峰能力需求，通过统筹规划储能装置与常规发电机组，得出能满足系统低谷调峰能力需求及经济性兼顾的发电容量规划结果，为含新能源和储能装置的电力系统发电容量规划问题提供合理决策依据，在实际发电容量规划中具有良好的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
发电容量规划的方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统能源规划领域，尤其涉及一种发电容量规划的方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]为实现“碳中和、碳达峰”目标，风电、光伏等清洁能源的开发和利用已成为电力系统发电环节低碳转型的重要途径。截止至2020年底，我国风、光发电装机累计达到5.34亿千瓦。随着新能源占比的不断增加，由于电力系统低谷调峰容量不足而导致的新能源消纳水平受限问题日益突出。
[0003]储能装置作为最有潜力的灵活性调峰资源之一，近年来得到了越来越多的关注和应用。国家能源局等政府机关也相继发布文件，鼓励在电源结构中配置一定比例的储能装置，利用储能装置的“削峰填谷”特性缓解电力系统的低谷调峰容量不足问题，从而促进新能源消纳、提高电网运行的安全可靠性。因此，研究考虑低谷调峰能力需求和储能装置的发电容量规划方法能够从根本上提高电力系统的低谷调峰能力，为常规发电机组、新能源发电机组、储能装置的统筹规划提供合理的决策依据，具有重要的现实意义。
[0004]目前，关于含储能装置电力系统发电容量规划研究，大多集中在储能装置缓解新能源出力波动性、调整新能源接入带来的系统频率稳定性以及储能装置投资回报效益等方向，而考虑统筹规划储能装置以提高整个电力系统低谷调峰能力方面鲜有深入研究。并且，由于系统的低谷调峰能力与机组组合安排有关，因此很难在年规划层次上考虑。少数研究建立了两阶段规划
‑
运行联合优化模型，虽然在运行约束中引入单个发电机组的最小技术出力限制，但是没有考虑整个系统的低谷调峰能力需求，并且由于模拟机组全年的运行优化计算量过大，耗时较长，因此仅考虑了部分典型日的运行情况。新能源出力的随机性导致仅考虑典型日运行情况无法完整的描述系统每天的低谷调峰需求。因此考虑电力系统低谷调峰能力需求和储能装置的发电容量规划问题具有较高的研究价值。

技术实现思路

[0005]为解决上述存在的问题，本专利技术旨在通过统筹规划常规发电机组、新能源发电机组、储能装置，来满足电力系统的低谷调峰能力需求。确保通过运行调度不同类型发电机组及储能装置，从而满足规划年中每个运行日系统的低谷调峰能力需求，为含新能源和储能装置电力系统的发电容量规划策略提供解决方案。
[0006]为解决上述问题，本专利技术通过下述技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供发电容量规划的方法，包括以下步骤：
[0008]S1，获取规划年所有时段的负荷预测数据、新能源出力预测数据、发电机组的基础数据及储能装置的基础数据；
[0009]S2，基于所述规划年中每一天的开机机组组合情况，计算所有时段的剩余低谷调峰容量，绘制剩余低谷调峰容量持续曲线；
[0010]S3，建立基于低谷调峰能力需求和所述储能装置的发电容量规划模型；
[0011]S4，结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法对所述发电容量规划模型求解，获取发电容量规划结果。
[0012]所述基于规划年中每一天的开机机组组合情况，计算所有时段的剩余低谷调峰容量，
[0013]绘制剩余低谷调峰容量持续曲线的步骤，包括：
[0014]对系统的所述剩余低谷调峰容量进行建模；
[0015]基于所述规划年中每一天的所述开机机组组合情况，分别计算规划年每个运行日内24个时段的所述剩余低谷调峰容量；
[0016]将各时段的所述剩余低谷调峰容量按降序排列，得到所述系统的年剩余低谷调峰容量持续曲线；
[0017]获得所述系统的年低谷调峰不足电量。
[0018]第d天t时段满足低谷调峰裕度后所述系统的所述剩余低谷调峰容量BCCM
*
(d，t)的计算公式为：
[0019]BCCM
*
(d，t)＝L(d，t)
‑
P
RES
(d，t)
‑
P
Gmin
(d)
‑
ΔB(d)，
[0020]d∈[1，365]，t∈[1，24]ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0021]公中，P
Gmin
(d)表示第d天开机机组的最小技术出力之和，L(d，t)和P
RES
(d，t)分别为第d天t时段的原始负荷和新能源出力，ΔB(d)为第d天系统要求预留的所述低谷调峰裕度；
[0022]根据第d日的最大负荷R
max
(d)及机组加载顺序确定该日的所述开机机组组合；约束供需平衡的计算公式如下：
[0023][0024]式中，μ
i
(d)为机组i第d天的开机容量除以其装机容量K
i
；
[0025]当机组按低谷调峰性能最优加载时，第d日所述系统的最小技术出力之和P
Gmin
(d)最小，计算公式如下：
[0026][0027]其中，η
i
为发电机组i的最小技术出力比最大技术出力；
[0028]将P
Gmin
(d)带入式(1)可以得到第d日t时段系统的最大剩余低谷调峰容量
[0029][0030]若则说明第d日t时段通过调度发电容量组合无法满足系统的低谷调峰能力需求；若则说明第d日t时段通过调度发电容量组合可以满足系统的低谷调峰能力需求。
[0031]将所有时段的(d∈[1，365]，t∈[1，24])按降序排列，得到系统的年剩余低谷调峰容量持续曲线B(t)；
[0032]若[t
B
，T]为不满足低谷调峰裕度的时段，所述系统的年低谷调峰不足电量为
[0033]所述结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法对所述发电容量规划模型求解，获取发电容量规划结果的步骤，包括：
[0034]结合所述剩余低谷调峰容量持续曲线与筛选曲线法，获取常规所述发电机组、所述储能装置的最优发电容量、电量与最优运行时间之间的关系；
[0035]建立基于筛选曲线法等效后的优化模型，通过拉格朗日松弛法求解得到每种类型的所述发电机组的最优运行时间；
[0036]将求解出的最优运行时间代入筛选曲线法，得到最优发电容量组合以及最优发电电量组合。
[0037]将所述系统的低谷调峰不足电量Q
F
用于免费提供储能装置充电，以规划年系统的总成本最小为目标函数；
[0038]基于筛选曲线法等效后，所述储能装置和低谷调峰能力需求的发电容量规划模型为：
[0039][0040][0041]αQ
s
‑
Q
F
≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0042][0043]式中，所述常规发电机组i的单位投资成本和单位发电成本分别为c
inv，i
和c
op，i
(i＝1，...，N)，所述储能装置的单位投资成本为c
inv，s
，充放循环效率是1/α，α＞1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电容量规划的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，获取规划年所有时段的负荷预测数据、新能源出力预测数据、发电机组的基础数据及储能装置的基础数据；S2，基于所述规划年中每一天的开机机组组合情况，计算所有时段的剩余低谷调峰容量，绘制剩余低谷调峰容量持续曲线；S3，建立基于低谷调峰能力需求和所述储能装置的发电容量规划模型；S4，结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法对所述发电容量规划模型求解，获取发电容量规划结果。2.根据权利要求1所述的发电容量规划的方法，其特征在于，所述基于规划年中每一天的开机机组组合情况，计算所有时段的剩余低谷调峰容量，绘制剩余低谷调峰容量持续曲线的步骤，包括：对系统的所述剩余低谷调峰容量进行建模；基于所述规划年中每一天的所述开机机组组合情况，分别计算规划年每个运行日内24个时段的所述剩余低谷调峰容量；将各时段的所述剩余低谷调峰容量按降序排列，得到所述系统的年剩余低谷调峰容量持续曲线；获得所述系统的年低谷调峰不足电量。3.根据权利要求2所述的发电容量规划的方法，其特征在于，第d天t时段满足低谷调峰裕度后所述系统的所述剩余低谷调峰容量BCCM
*
(d，t)的计算公式为：BCCM
*
(d，t)＝L(d，t)
‑
P
RES
(d，t)
‑
P
Gmin
(d)
‑
ΔB(d)，d∈[1，365]，t∈[1，24]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)公中，P
Gmin
(d)表示第d天开机机组的最小技术出力之和，L(d，t)和P
RES
(d，t)分别为第d天t时段的原始负荷和新能源出力，ΔB(d)为第d天系统要求预留的所述低谷调峰裕度；根据第d日的最大负荷R
max
(d)及机组加载顺序确定该日的所述开机机组组合；约束供需平衡的计算公式如下：式中，μ
i
(d)为机组i第d天的开机容量除以其装机容量K
i
；当机组按低谷调峰性能最优加载时，第d日所述系统的最小技术出力之和P
Gmin
(d)最小，计算公式如下：其中，η
i
为发电机组i的最小技术出力比最大技术出力；将P
Gmin
(d)带入式(1)可以得到第d日t时段系统的最大剩余低谷调峰容量若则说明第d日t时段通过调度发电容量组合无法满足系统的低谷调峰能力需求；若则说明第d日t时段通过调度发电容量组合可以满足系统的低谷调峰能力需求。4.根据权利要求3所述的发电容量规划的方法，其特征在于，
将所有时段的(d∈[1，365]，t∈[1，24])按降序排列，得到系统的年剩余低谷调峰容量持续曲线B(t)；若[t
B
，T]为不满足低谷调峰裕度的时段，所述系统的年低谷调峰不足电量为5.根据权利要求4所述的发电容量规划的方法，其特征在于，所述结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法对所述发电容量规划模型求解，获取发电容量规划结果的步骤，包括：结合所述剩余低谷调峰容量持续曲线与筛选曲线法，获取常规所述发电机组、所述储能装置的最优发电容量、电量与最优运行时间之间的关系；建立基于筛选曲线法等效后的优化模型，通过拉格朗日松弛法求解得到每种类型的所述发电机组的最优运行时间；将求解出的最优运行时间代入筛选曲线法，得到最优发电容量组合以及最优发电电量组合。6.根据权利要求5所述的发电容量规划的方法，其特征在于，将所述系统的低谷调峰不足电量Q
F
用于免费提供储能装置充电，以规划年系统的总成本最小为目标函数；基于筛选曲线法等效后，所述储能装置和低谷调峰能力需求的发电容量规划模型为：基于筛选曲线法等效后，所述储能装置和低谷调峰能力需求的发电容量规划模型为：αQ
s
‑
Q
F
≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，所述常规发电机组i的单位投资成本和单位发电成本分别为c
inv，i
和c
op，i
(i＝1，...，N)，所述储能装置的单位投资成本为c
inv，s
，充放循环效率是1/α，α＞1，充电和放电容量相等，均为K
s
；考虑充放电损耗后，储能的运行成本为αc
op，1
，储能装置的总发电量为Q
s
，充电所需电量即为αQ
s
；常规所述发电机组的最优发电电量Q
i
、最优发电容量K
i
的与其最优运行时间t
i
的关系，以及所述储能装置最...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静洁，安学娜，宗剑，卢建宁，王步来，李冠一，古斌，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：