一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法技术

本发明专利技术公开了一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，涉及电力系统机组规划技术领域，本发明专利技术基于CE理论提出一种源荷时序相似度指标，建立面向源储协同规划的约束集模型，以日分摊成本、减排成本及各机组运行成本最小为目标对风光储系统进行优化配置。本发明专利技术所提出的基于源荷相似度的源储协同规划方法能够有效平抑常规机组波动，有效提高新能源消纳能力。消纳能力。消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法


[0001]本专利技术涉及电力系统机组规划
，尤其是一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，用于含风光火储联合发电系统的工业园区。

技术介绍

[0002]近年来，由于电力系统新能源的渗透率逐年攀升，新能源装机容量持续走高，但也存在着严重的弃风弃光问题，使新能源电力出现“有装机无出力”的现象，由于电力负荷和新能源出力的随机性，常规机组调峰能力不足，通常采用弃风弃光或甩负荷的方式运行，单纯的依赖常规机组频繁的调节出力既难以满足系统的安全运行要求，机组也难以经济运行。如何在满足电力系统安全性、可靠性的前提下，最大限度的挖掘源荷储的调控潜力，这一问题迫在眉睫，如何挖掘源网荷的调控潜力实现多元能量互补调控是源储协同规划的关键环节之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，有效提高新能源消纳能力，便于在实现电力系统调控目标的同时满足投资建设的经济性要求。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、将风、光电场初始建设成本C
RE,n
、储能系统初始建设成本C
ESS,n
折现为日分摊成本，联合常规机组运行成本、环境减排成本、弃风弃光惩罚成本构建多目标函数模型；
[0007]步骤2、根据源荷时序曲线，基于CE理论建立源荷时序相似度指标，构建约束集模型，包含CE源荷时序相似度约束、常规机组爬坡约束、风光出力约束等；
[0008]步骤3、为平抑风光爬坡事件，设立储能补偿系统，构建储能控制策略方案；
[0009]步骤4、建立由投资决策层和模拟运行层组成的双层规划模型，投资决策层确定风光储装机容量，模拟运行层确定各机组出力，利用理想点算法实现最优规划配置。
[0010]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在所述步骤1中构建的多目标函数模型，将风、光及其储能补偿系统的初始建设成本通过折现率分摊为日分摊成本：
[0011]储能补偿系统主要包含：储能功率模块与储能容量模块，储能补偿系统日分摊成本如下：
[0012][0013]其中
[0014][0015]式中，C
ESS,n
为储能系统的投资成本，S
ESS,η
和E
ESS,η
为第η年储能的功率容量和能量
容量，α
PCS,η
和α
ESU,η
分别为其单位容量建设成本；x
ESS,η
为是否需要分摊初始投资成本，N
ESS
为储能单元使用寿命。
[0016]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A2基于CE理论建立源荷时序相似度指标，构建约束集模型，包括：装机容量约束、电量约束、能源政策约束、功率平衡约束、风、光出力约束、常规机组出力约束、爬坡约束、启停时间约束、需求侧响应约束、储能出力约束、反调峰安全约束、CE相似度约束：
[0017]其中，能源政策约束：
[0018][0019]式中，分子表示第n年各类可再生电源总发电量，分母表示第n年各类电源总发电量；β
re,n
表示第n年政策要求的清洁电源发电量占比下限值。
[0020]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤2中采用双变量Copula函数的参数估计，双变量Copula函数的参数估计采用Kendallτ相似系数估计方法并采用蒙特卡洛方法模拟Copula函数熵；步骤如下：
[0021]2.1、Kendallτ相似系数估计方法
[0022]Copula参数与Kendallτ相似系数的关系如下式
[0023][0024]根据Kendallτ相似系数估计出相应类型Copula函数的参数，并得到Copula概率密度函数c(u,v)；
[0025]2.2、蒙特卡洛方法模拟Copula熵
[0026]令U∈[0,1],i＝1,
…
,d，Copula熵表示为：
[0027][0028]因此估计CE转换为采用蒙特卡洛方法估计ln[c(U)]的期望；
[0029]反调峰安全约束主要基于风光具有反调峰特性，在负荷较大时段，系统的反调峰容量较大，已具有充足的安全域，而在负荷较小时段反调峰容量较小，存在安全域风险，因此在负荷较小时段，定义安全域约束以确保任意时刻常规机组有一定调峰空间应对新能源出力的波动性；
[0030][0031]式中：P
Gi,min
(t)为t时刻常规机组i的最小出力；β
aq
为安全域约束的上限值；T
l
为低负荷时段；
[0032]CE约束体现了源荷出力曲线之间的相似度，电力系统可参考此约束进行合理的风光资源调度；
[0033][0034]式中：H
w
(t)为风
‑
负荷t时刻时序Copula熵；H
pv
(t)为光
‑
负荷时序Copula熵；P
ess
(t)为t时刻储能系统功率；P
w
(t)、P
pv
(t)为t时刻风光功率；为t时刻风光预测功率。
[0035]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤3中所提出的储能控制策略方案：
[0036]定义风、光爬坡约束
[0037][0038]根据风光出力波动性的大小控制储能系统的动作状态；具体如下：
[0039]3.1、储能不动作
[0040]当时
[0041]P
ess
(t)＝0
[0042]式中P
′
m
(t
‑
Δt)为前一时刻第m类新能源经过平抑后的输出功率；δ
m
为第m类新能源的爬坡约上限值；此式表示系统新能源爬坡率不能超过其装机容量的δ
m
倍；
[0043]3.2、储能放电，此时新能源的出力突然减小，爬坡率δ＜
‑
δ
m
越限，储能系统放电平抑出力的波动性；
[0044]当时
[0045]P
ess
(t)＝η
ess
[(δ+δ
m
)S
m
+P
′
m
(t
‑
Δt)][0046]式中：η
ess
为储能系统充放电效率；
[0047]C3、储能充电，此时新能源的出力突然增大，爬坡率δ＞δ
m
越限，储能系统放电平抑出力的波动性；
[0048]当时
[0049]P
ess
(t)＝η
ess
[(δ
m...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将风、光电场初始建设成本C
RE,n
、储能系统初始建设成本C
ESS,n
折现为日分摊成本，联合常规机组运行成本、环境减排成本、弃风弃光惩罚成本构建多目标函数模型；步骤2、根据源荷时序曲线，基于CE理论建立源荷时序相似度指标，构建约束集模型，包含CE源荷时序相似度约束、常规机组爬坡约束、风光出力约束等；步骤3、为平抑风光爬坡事件，设立储能补偿系统，构建储能控制策略方案；步骤4、建立由投资决策层和模拟运行层组成的双层规划模型，投资决策层确定风光储装机容量，模拟运行层确定各机组出力，利用理想点算法实现最优规划配置。2.根据权利要求1所述的一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，其特征在于：在所述步骤1中构建的多目标函数模型，将风、光及其储能补偿系统的初始建设成本通过折现率分摊为日分摊成本：储能补偿系统主要包含：储能功率模块与储能容量模块，储能补偿系统日分摊成本如下：其中式中，C
ESS,n
为储能系统的投资成本，S
ESS,η
和E
ESS,η
为第η年储能的功率容量和能量容量，α
PCS,η
和α
ESU,η
分别为其单位容量建设成本；x
ESS,η
为是否需要分摊初始投资成本，N
ESS
为储能单元使用寿命。3.根据权利要求1所述的一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，其特征在于：所述步骤A2基于CE理论建立源荷时序相似度指标，构建约束集模型，包括：装机容量约束、电量约束、能源政策约束、功率平衡约束、风、光出力约束、常规机组出力约束、爬坡约束、启停时间约束、需求侧响应约束、储能出力约束、反调峰安全约束、CE相似度约束：其中，能源政策约束：式中，分子表示第n年各类可再生电源总发电量，分母表示第n年各类电源总发电量；β
re,n
表示第n年政策要求的清洁电源发电量占比下限值。4.根据权利要求3所述的一种含源荷时序相似度约束的源储协同规划配置方法，其特征在于：所述步骤2中采用双变量Copula函数的参数估计，双变量Copula函数的参数估计采用Kendallτ相似系数估计方法并采用蒙特卡洛方法模拟Copula函数熵；步骤如下：2.1、Kendallτ相似系数估计方法Copula参数与Kendallτ相似系数的关系如下式
根据Kendallτ相似系数估计出相应类型Copula函数的参数，并得到Copula概率密度函数c(u,v)；2.2、蒙特卡洛方法模拟Copula熵令U∈[0,1],i＝1,
…
,d，Copula熵表示为：因此估计CE转换为采用蒙特卡洛方法估计ln[c(U)]的期望；反调峰安全约束主要基于风光具有反调峰特性，在负荷较大时段，系统的反调峰容量较大，已具有充足的安全域，而在负荷较小时段反调峰容量较小，存在安全域风险，因此在负荷较小时段，定义安全域约束以确保任意时刻常规机组有一定调峰空间应对新能源出力的波动...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海艳，赵炳文，王运韬，田宇，傅彦博，孟德群，张铁，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：