一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，应用该方法的新能源电站群分散式共享储能架构包括若干新能源电站、对应各新能源电站的储能设备、汇集站和电网，汇集站与各个新能源电站进行能量和信息传输，汇集站连接到电网；所述容量优化配置方法包括下列步骤：S1、设计基于新能源电站群分散式共享储能架构的储能共享机制；S2、建立考虑上网电量收益、共享储能收益等因素的新能源电站群分散式共享储能合作博弈模型；S3、以在同一汇集站环境下的新能源电站群共享为场景，以新能源电站各自建设的储能容量为决策变量，利用粒子群算法求解储能优化配置结果。本发明专利技术减少电网调度的压力，降低了储能成本及其建设规模。降低了储能成本及其建设规模。降低了储能成本及其建设规模。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法


[0001]本专利技术属于加热系统检测与防护
，具体涉及一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法。

技术介绍

[0002]随着新能源发电技术的飞速发展，合理规划新能源电站是保证电力系统经济发展与可靠运行的基础。由于不同新能源发电方式的发电随机性、间歇性与降低风电误差等需求，新能源电站配置储能可平抑发电带来的随机波动，改善电站的出力特性。然而，储能建设的高成本与电站自配储能的大小对新能源电站与储能的规模化发展带来了挑战。因此研究新能源电站群分散式共享储能优化配置具有重要的理论意义和现实价值。
[0003]目前现有的研究中，新能源电站多数以单一的新能源发电方式，从考虑降低发电误差或提高新能源消纳的角度进行优化配置，较少考虑新能源电站间通过合作进行能量互补与能量共享场景。各个电站独立连入电网，即使要分析电站之间如何调度减少弃电量也比较困难，缺乏较好的调度方式。因此。考虑同一汇集站下多种新能源发电方式结合的新能源电站群，通过制定合理的机制促进电站投资储能进行共享，电网调度只需关注汇集站的功率波动情况，减少电网调度的压力，降低新能源发电中弃电量的问题，但是对于存在弃电惩罚的共享方式中各个新能源电站如何设计相应的储能容量才能将配置优化到最佳模式的问题仍为解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，用于解决现有技术中连接至同一汇集站的多个新能源电站，对于存在弃电惩罚的共享方式中如何设计相应的储能容量才能将配置优化到最佳模式的问题。
[0005]所述的一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，应用该方法的新能源电站群分散式共享储能架构包括新能源电站群和电网，所述新能源电站群包括多种新能源发电方式的若干新能源电站和汇集站，各个新能源电站各自设有相应的储能设备，汇集站与各个新能源电站进行能量和信息传输，汇集站连接到电网；
[0006]所述容量优化配置方法包括下列步骤：
[0007]S1、设计基于新能源电站群分散式共享储能架构的储能共享机制；
[0008]S2、建立考虑上网电量收益、共享储能收益等因素的新能源电站群分散式共享储能合作博弈模型；
[0009]S3、以在同一汇集站环境下的多种新能源发电方式结合的新能源电站群共享为场景，以新能源电站各自建设的储能容量为决策变量，利用粒子群算法求解新能源电站群分散式共享储能优化配置结果。
[0010]优选的，所述步骤S1中，所述储能共享机制具体如下：
[0011]1)当汇集站下新能源电站群的某一新能源电站存在功率缺额时，其能量共享机制
按照自身储能及汇集站下其余电站的能量共享的优先级顺序进行缺额功率的弥补；
[0012]2)若汇集站下新能源电站群通过能量共享机制可以弥补缺额功率，且在弥补完缺额功率后存在剩余，按照各新能源电站的能量共享比例，将剩余电量按比例输送至各新能源电站的储能装置中；
[0013]3)若汇集站下新能源电站群通过能量共享机制无法弥补缺额功率，对存在缺额功率的新能源电站依据其缺额功率进行缺额惩罚。
[0014]优选的，所述步骤S2中，所述共享储能合作博弈模型包括：
[0015]所述共享储能合作博弈模型中参与者集合为：新能源电站群的风电场和光伏电站，因此参与者集合为：N＝{W
i
,P
j
}，其中W
i
表示单个风电场，P
j
表示单个光伏电站；
[0016]所述共享储能合作博弈模型中参与者的策略集合为：各电站建设储能的功率和容量，包括风电场功率P
wi
、光伏电站功率P
pj
(光伏电站)、风电场容量S
wi
和光伏电站电站S
pj
；因此各参与者的决策变量集合为：
[0017][0018]式中：分别为风电场与光伏电站的建设储能功率的上限；分别为风电场与光伏电站的建设储能功率的上限；分别为风电场与光伏电站的建设储能容量的上限；
[0019]所述共享储能合作博弈模型中参与者的支付为：各个新能源电站的全寿命周期收入与全寿命周期成本之差，其中，全寿命周期收入包括上网电量收益和共享储能收益，全寿命周期成本包括储能投资建设成本、运行维护成本、误差惩罚成本与弃电惩罚的成本。
[0020]优选的，所述共享储能合作博弈模型中参与者的支付用新能源电站群的年总收益表示，其计算方法包括：
[0021]1)获取每时刻汇集站下新能源电站群存在的发电过剩功率或缺额功率，根据现行的供需匹配机制结合新能源电站群分散式共享储能的工作模式得出新能源电站参与者在t时段实际满足的共享需求功率r
t
和实际执行的共享供给功率o
t
；
[0022]2)获取每时刻汇集站下新能源电站群的上网电价、上网功率，获取每时刻汇集站下新能源电站群之间的共享供给功率、共享需求功率，弃电量惩罚单位价格、误差惩罚单位价格，构建函数计算新能源电站群的年上网电量收益和年共享储能收益；
[0023]3)获取汇集站下各新能源电站的自身储能系统的装机功率、装机容量、单位功率建设成本、单位容量建设成本、单位功率运行维护成本，并构建函数计算新能源电站群储能的年投资建设成本与年运行维护成本；获取每时刻新能源电站群的误差功率、弃电功率，并构建函数计算新能源电站群的年误差惩罚成本与年弃电惩罚成本；
[0024]4)通过年上网电量收益、年共享储能收益、年投资建设成本、年运行维护成本、年误差惩罚成本与年弃电惩罚成本计算新能源电站群的年总收益。
[0025]优选的，所述步骤1)中，考虑汇集站下各新能源电站的负荷需求电量、电站自身储能在该时刻的最大放电功率的情况，汇集站在t时刻的最大可消纳功率P
max,t
通过公式(2)计算：
[0026][0027]式中：P
dw,i,t
为风电场i在t时刻的需求功率；P
dv,j,t
为光伏电站j在t时刻的需求功率；P
aw,i,t
为风电场i自储装置在t时刻的最大吸收功率；P
av,j,t
为光伏电站j自储装置在t时刻的最大吸收功率；
[0028]当汇集站下供需关系为供大于求时，即此时汇集站下新能源电站群实际出力大于汇集站的最大消纳功率时，汇集站下存在t时刻的发电过剩功率P
ep,t
通过公式(3)计算；
[0029][0030]式中：P
w,i,t
为风电场i在t时刻的实际出力功率、P
v,j,t
为光伏电站j在t时刻的实际出力功率；
[0031]当汇集站下供需关系为供不应求时，汇集站的总出力未能满足负荷需求，汇集站存在不平衡功率，汇集站在t时刻的负荷与最大可用功率之差为t时刻的缺额功率P
gp,t
，通过公式(4)计算：
[0032][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，其特征在于：应用该方法的新能源电站群分散式共享储能架构包括新能源电站群(10)和电网(30)，所述新能源电站群(10)包括多种新能源发电方式的若干新能源电站和汇集站(20)，各个新能源电站各自设有相应的储能设备，汇集站(20)与各个新能源电站进行能量和信息传输，汇集站(20)连接到电网(30)；所述容量优化配置方法包括下列步骤：S1、设计基于新能源电站群分散式共享储能架构的储能共享机制；S2、建立考虑上网电量收益、共享储能收益等因素的新能源电站群分散式共享储能合作博弈模型；S3、以在同一汇集站(20)环境下的多种新能源发电方式结合的新能源电站群共享为场景，以新能源电站各自建设的储能容量为决策变量，利用粒子群算法求解新能源电站群分散式共享储能优化配置结果。2.根据权利要求1所述的一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述储能共享机制具体如下：1)当汇集站(20)下新能源电站群(10)的某一新能源电站存在功率缺额时，其能量共享机制按照自身储能及汇集站(20)下其余电站的能量共享的优先级顺序进行缺额功率的弥补；2)若汇集站(20)下新能源电站群(10)通过能量共享机制可以弥补缺额功率，且在弥补完缺额功率后存在剩余，按照各新能源电站的能量共享比例，将剩余电量按比例输送至各新能源电站的储能装置中；3)若汇集站(20)下新能源电站群(10)通过能量共享机制无法弥补缺额功率，对存在缺额功率的新能源电站依据其缺额功率进行缺额惩罚。3.根据权利要求1或2所述的一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述共享储能合作博弈模型包括：所述共享储能合作博弈模型中参与者集合为：新能源电站群(10)的风电场(11)和光伏电站(12)，因此参与者集合为：N＝{W
i
,P
j
}，其中W
i
表示单个风电场(11)，P
j
表示单个光伏电站(12)；所述共享储能合作博弈模型中参与者的策略集合为：各电站建设储能的功率和容量，包括风电场功率P
wi
、光伏电站功率P
pj
、风电场容量S
wi
和光伏电站电站S
pj
；因此各参与者的决策变量集合为：式中：分别为风电场(11)与光伏电站(12)的建设储能功率的上限；分别为风电场(11)与光伏电站(12)的建设储能容量的上限；所述共享储能合作博弈模型中参与者的支付为：各个新能源电站的全寿命周期收入与全寿命周期成本之差，其中，全寿命周期收入包括上网电量收益和共享储能收益，全寿命周期成本包括储能投资建设成本、运行维护成本、误差惩罚成本与弃电惩罚的成本。
4.根据权利要求3所述的一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，其特征在于：所述共享储能合作博弈模型中参与者的支付用新能源电站群(10)的年总收益表示，其计算方法包括：1)获取每时刻汇集站(20)下新能源电站群(10)存在的发电过剩功率或缺额功率，根据现行的供需匹配机制结合新能源电站群分散式共享储能的工作模式得出新能源电站参与者在t时段实际满足的共享需求功率r
t
和实际执行的共享供给功率o
t
；2)获取每时刻汇集站(20)下新能源电站群(10)的上网电价、上网功率，获取每时刻汇集站(20)下新能源电站群(10)之间的共享供给功率、共享需求功率，弃电量惩罚单位价格、误差惩罚单位价格，构建函数计算新能源电站群(10)的年上网电量收益和年共享储能收益；3)获取汇集站(20)下各新能源电站的自身储能系统的装机功率、装机容量、单位功率建设成本、单位容量建设成本、单位功率运行维护成本，并构建函数计算新能源电站群储能的年投资建设成本与年运行维护成本；获取每时刻新能源电站群(10)的误差功率、弃电功率，并构建函数计算新能源电站群(10)的年误差惩罚成本与年弃电惩罚成本；4)通过年上网电量收益、年共享储能收益、年投资建设成本、年运行维护成本、年误差惩罚成本与年弃电惩罚成本计算新能源电站群(10)的年总收益。5.根据权利要求4所述的一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤1)中，考虑汇集站(20)下各新能源电站的负荷需求电量、电站自身储能在该时刻的最大放电功率的情况，汇集站(20)在t时刻的最大可消纳功率P
max,t
通过公式(2)计算：式中：P
dw,i,t
为风电场i在t时刻的需求功率；P
dv,j,t
为光伏电站j在t时刻的需求功率；P
aw,i,t
为风电场i自储装置在t时刻的最大吸收功率；P
av,j,t
为光伏电站j自储装置在t时刻的最大吸收功率；当汇集站(20)下供需关系为供大于求时，即此时汇集站(20)下新能源电站群(10)实际出力大于汇集站(20)的最大消纳功率时，汇集站(20)下存在t时刻的发电过剩功率P
ep,t
通过公式(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈来军，周万鹏，杨立滨，梅生伟，李正曦，马恒瑞，李春来，司杨，刘庭响，陈晓弢，安娜，张海宁，李志青，杜锡力，
申请(专利权)人：青海大学国网青海省电力公司国网青海省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：