一种电源与季节性储能规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电源与季节性储能规划方法及装置，所述方法包括：根据各行业最大负荷、各行业削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率评估区域需求侧响应潜力；获得区域新能源发电出力极限场景和区域新能源发电出力典型场景；确定目标函数和约束条件，根据目标函数和约束条件建立以系统总成本最小为目标的规划模型；设置季节性储能容量约束上限；将所述区域新能源发电出力典型场景输入所述规划模型，根据所述区域需求侧响应潜力对所述规划模型求解，得到最优解；并且校验所述最优解的鲁棒性，得到电源与季节性储能规划方案。本发明专利技术通过考虑极限场景提高了规划结果的鲁棒性。明通过考虑极限场景提高了规划结果的鲁棒性。明通过考虑极限场景提高了规划结果的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种电源与季节性储能规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力规划
，尤其是涉及一种电源与季节性储能规划方法及装置。

技术介绍

[0002]新能源发电与传统化石能源发电相比具有随机性与波动性，大规模接入将对电力系统带来全方位新挑战。为满足新能源调节需求，必须发展规模化储能。其中，季节性储能能够支撑电能在长时间内能量平移，从而解决高比例新能源的长周期消纳问题。相比其他季节性储能，氢能是大规模、长时段能量存储的最佳途径。全国至少有23个省份发布了氢能发展规划，超过三分之一的央企正在制定氢能全产业链布局，目前，已有学者对电制氢技术可行性展开广泛研究，如考虑氢能需求和交易模式对风电制氢系统进行优化配置，建立主动配电网中电制氢模块的优化规划模型，对电制氢的选型、选址、定容进行决策。
[0003]然而，目前研究多对电力耦合氢能系统进行探讨，电源规划中对新能源、季节性储能、需求侧资源等影响因素缺乏跨领域协同，不能最大程度地降低转型成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电源与季节性储能规划方法及装置，旨在解决现有技术中的上述问题。
[0005]本专利技术提供一种电源与季节性储能规划方法，包括：S1、根据各行业最大负荷、各行业削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率评估区域需求侧响应潜力；S2、根据置信水平获得区域新能源发电出力极限场景，根据区域新能源发电出力的历史数据采用聚类算法获得区域新能源发电出力典型场景；S3、确定目标函数和约束条件，根据目标函数和约束条件建立以系统总成本最小为目标的规划模型；S4、将所述区域新能源发电出力典型场景输入所述规划模型，根据所述区域需求侧响应潜力对所述规划模型求解，得到最优解。
[0006]本专利技术提供一种电源与季节性储能规划装置，包括：评估模块，用于根据各行业最大负荷、各行业削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率评估区域需求侧响应潜力；场景获取模块，用于根据置信水平获得区域新能源发电出力极限场景，根据区域新能源发电出力的历史数据采用聚类算法获得区域新能源发电出力典型场景；规划模型模块，用于确定目标函数和约束条件，根据目标函数和约束条件建立以系统总成本最小为目标的规划模型；规划模型求解模块，用于将所述区域新能源发电出力典型场景输入所述规划模型，根据所述区域需求侧响应潜力对所述规划模型求解，得到最优解。
[0007]本专利技术实施例还提供一种电源与季节性储能规划装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述电源与季节性储能规划方法的步骤。
[0008]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述电源与季节性储能规划方法的步骤。
[0009]采用本专利技术实施例，通过考虑不同行业需求侧响应削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率，对区域需求侧响应潜力进行评估，充分考虑需求侧影响因素降低了转型成本，并通过置信水平获得区域新能源发电出力极限场景，考虑新能源发电出力的极端情况，提高了规划方案的鲁棒性。
[0010]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本专利技术实施例的电源与季节性储能规划方法流程图；图2是本专利技术装置实施例一的电源与季节性储能规划装置的示意图；图3是本专利技术装置实施例二的电源与季节性储能规划装置的示意图。
具体实施方式
[0013]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0015]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普
通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0016]方法实施例根据本专利技术实施例，提供了一种电源与季节性储能规划方法，图1是本专利技术实施例的电源与季节性储能规划方法的流程图，如图1所示，根据本专利技术实施例的电源与季节性储能规划方法具体包括：S101.根据各行业最大负荷、各行业削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率评估区域需求侧响应潜力，步骤S101具体包括：根据各行业平均日负荷率计算各行业最大负荷，根据公式1计算各行业平均日负荷率；公式1；其中，H表示行业y的样本数目，K
h
表示行业y样本用户h的日负荷率；根据公式2计算各行业最大负荷；公式2；其中，LD
max,y,t
表示水平年t行业y的最大负荷，Y
y
表示行业y当前年份的总用电量，表示行业y最大负荷年均增长率；根据公式3
‑
4计算区域需求侧响应潜力；公式3；公式4；其中，LD
dr,t
表示水平年t区域需求侧响应潜力，表示行业间最大负荷同时率，表示行业y平均削峰比例，表示行业y样本用户h的削峰比例，表示水平年t行业y的需求侧响应参与度，Ω表示行业的集合。
[0017]一般来讲，参与需求侧响应的主体包含工业用户、商业用户和居民用户等，通过分析各行业用户的需求侧响应潜力，整个区域的需求侧响应潜力由各行业自下而上汇总得到，需求侧响应潜力与行业最大负荷、削峰比例、需求侧响应参与度以及行业间最大负荷同时率有关，本专利技术实施例根据行业y年用电总量以及未来水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源与季节性储能规划方法，其特征在于，包括：S1、根据各行业最大负荷、各行业削峰比例、用户参与度以及最大负荷同时率评估区域需求侧响应潜力；S2、根据置信水平获得区域新能源发电出力极限场景，根据区域新能源发电出力的历史数据采用聚类算法获得区域新能源发电出力典型场景；S3、确定目标函数和约束条件，根据目标函数和约束条件建立以系统总成本最小为目标的规划模型；S4、将所述区域新能源发电出力典型场景输入所述规划模型，根据所述区域需求侧响应潜力对所述规划模型求解，得到最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：根据各行业平均日负荷率计算所述各行业最大负荷，根据公式1计算所述各行业平均日负荷率；公式1；其中，H表示行业y的样本数目，k
h
表示行业y样本用户h的日负荷率；根据公式2计算所述各行业最大负荷；公式2；其中，LD
max,y,t
表示水平年t行业y的最大负荷，Y
y
表示行业y当前年份的总用电量，表示行业y最大负荷年均增长率；根据公式3
‑
4计算所述区域需求侧响应潜力；公式3；公式4；其中，LD
dr,t
表示水平年t区域需求侧响应潜力，表示行业间最大负荷同时率，表示行业y平均削峰比例，表示行业y样本用户h的削峰比例，表示水平年t行业y的需求侧响应参与度，Ω表示行业的集合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，根据置信水平获得区域新能源发电出力极限场景，根据区域新能源发电出力的历史数据采用聚类算法获得区域新能源发
电出力典型场景具体包括：根据公式5得到新能源出力初始场景集合；w
j,s
={w
j,s,1
,w
j,s,2
,...,w
j,s,24
}公式5；其中，w
j,s,t
表示新能源在季节j场景s时段t的功率，t={1,2,
…
,24}，j表示季节，s表示新能源场景；根据N
j
个场景的新能源功率{w
j,1,t
,w
j,2,t
,...w
j,
N
j,t
}，获得时段t的新能源功率概率分布函数F(w)；根据置信水平，通过公式6计算新能源在季节j时段t的极限场景功率w
ex
；公式6；其中，σ为置信水平，Pr( )表示概率水平；根据K
‑
means++算法对新能源发电出力场景聚类，对春、夏、秋、冬4个季节新能源历史出力数据，用K
‑
means++算法将各季节个新能源场景聚类为个典型场景，并求得季节j典型场景s发生的概率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，确定目标函数具体包括：根据公式7
‑
10计算燃料成本；公式7；公式8；公式9；公式10；其中，Ω
W
表示电源类型集合，p表示电源类型，表示水平年t电源p的累积容量，H
t,p
表示水平年t电源p年利用小时数，表示水平年t电源p度电燃料耗量，c
t,p
表示水平年t燃料p单位成本，D
j
表示季节j包含的天数，表示水平年t电源p季节j场景s时段n的出力，表示水平年t设备p的退役容量；表示季节j典型场景s发生概率；Z
j
表示季节j个风电典型场景个数；
根据公式11计算运维成本；公式11；其中，表示水平年t设备p的单位容量运维成本；根据公式12计算碳排放成本；公式12；其中，表示水平年t单位CO2排放成本，Q
t,p
表示水平年t燃料p的消费量，HCN
t,p
表示水平年t燃料p的折标煤系数，e
p
代表燃料p的CO2排放系数；根据公式13计算电源运行成本，所述电源运行成本包括燃料成本、运维成本以及碳排放成本；公式13；其中，C
P,t
、C
M,t
、C
E,t
分别表示水平年t电源燃料成本、运维成本和碳排放成本；根据公式14计算电源投资成本；公式14；其中，、分别表示水平年t电源p新增容量、新增单位容量投资成本；根据公式15计算电源成本，所述电源成本包括电源投资成本和电源运行成本；公式15；其中，、分别表示水平年t电源的投资成本、运行成本；根据公式16计算季节性储能投资成本；公式16；其中，、分别表示水平年t季节性储能新增容量、新增单位容量投资成本；根据公式17计算季节性储能运行成本；公式17；
其中，表示水平年t季节性储能单位容量运维成本，表示水平年t季节性储能累积容量；根据公式18计算季节性储能收益；公式18；其中，表示水平年t季节j场景s时段n氢气发电功率，表示水平年t季节j场景s时段n电制氢设备的耗电量，表示水平年t季节j场景s时段n氢气发电的电价，表示水平年t季节j场景s时段n电制氢设备的购电价格；根据公式19计算季节性储能成本，所述季节性储能成本包括季节性储能投资成本、季节性储能运行成本以及季节性储能收益；公式19；其中，、、分别表示水平年t季节性储能的投资成本、运行成本和收益；根据公式20计算目标函数，所述目标函数以系统总成本最小为目标；公式20；其中，t代表水平年，T为规划周期，r为规划期折现率，C
PS,t
表示水平年t电源成本，C
SS,t
表示水平年t季节性储能成本。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，确定约束条件具体包括：根据公式21计算电力平衡约束；公式21；其中，L
t
表示水平年t与区域相连的输电通道集合，表示水平年t季节j场景s时段n输电通道L传输功率，、分别表示水平年t季节j场景s时段n电储
能的充、放电功率，表示水平年t季节j场景s时段n电力负荷水平，表示水平年t季节j场景s时段n的0
‑
1状态变量；根据公式22
‑
26计算电储能运行约束；公式22；公式23；公式24；公式25；公式26；其中，、分别表示水平年t季节j场景s时段n、n
‑
1电储能存储能量水平，、分别为电储能充、放电效率，、分别为水平年t电储能存储能量上限、下限，表示水平年t季节j场景s电储能初始能量，表示水平年t季节j场景s时段24的电储能存储能量水平，为建模方便，假定各场景电储能始末存储能量一致，表示水平年t电储能装机容量，表示水平年t季节j场景s时段n电储能的充电0
‑
1状态变量，取1表示充电状态，取0则表示放电状态；电力系统通过电制氢、电锅炉以及热电联产机组多类设备与热力、氢气能源系统耦合，根据公式27
‑
29计算耦合设备约束；公式27；公式28；
公式29；式中：表示水平年t季节j场景s时段n电制氢设备产气功率，表示电制氢效率，表示水平年t季节j场景s时段n储氢设备的放能功率，为氢气发电效率，、、分别为水平年t场景s时段n热电联产机组的热功率、消耗天然气量、制热效率，、分别为热电联产机组的电功率、热电比；根据公式30
‑
36计算季节性储能容量约束；公式30；公式31；公式32；公式33；公式34；公式35；公式36；其中，、分别表示水平年t季节j场景s时段n、n
‑
1储氢设备存储能量水平，为储氢设备放能效率，表示水平年t季节j+1场景s初始时段存储能量水平，表示水平年t季节j场景Z
j
末期存储能量水平，表示水平年t+
1季节j场景s初始时段存储能量水平，储氢可以进行跨季节、跨年度长周期存储，、分别为储氢设备存储能量上限、下限，表示水平年t储氢设备装机容量，表示水平年t储氢设备装机容量上限；根据公式37计算系统备用容量约束；公式37；式中，表示水平年t区域的备用率，表示水平年t电源p的置信容量系数；根据公式38计算发电机组出力约束；公式38；其中，、表示水平年t电源p的出力上限、下限。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据所述区域新能源发电出力极限场景校验所述最优解的鲁棒性，得到电源与季节性储能规划方法，具体包括：设置季节性储能容量约束上限；将区域新能源发电出力极限场景输入规划模型，对所述规划模型进行求解，若所述规划模型有可行解，则将步骤S4中的所述最优解作为电源与季节性储能规划方案，若所述规划模型没有可行解，则减小所述季节性储能容量约束上限，迭代执行步骤S4，直到得到满足所述系统总成本最小并且满足鲁棒性的优化结果，将所述优化结果作为电源与季节性储能规划方案。7.一种电源与季节性储能规划装置，其特征在于，包括：评估模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁刚，辛保安，刘劲松，徐波，元博，冯君淑，吴静，刘思革，夏鹏，刘俊，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：