一种计及碳排放成本的增量配电网源-网-储协调规划策略制造技术

本发明专利技术公开了一种计及碳排放成本的增量配电网源

【技术实现步骤摘要】
一种计及碳排放成本的增量配电网源
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网
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储协调规划策略


[0001]本专利技术涉及配电网优化规划领域，尤其涉及一种计及碳排放成本的增量配电网源
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储协调规划策略。

技术介绍

[0002]在能源电力领域这一主战场，清洁能源替代行动正广泛进行；在推进电力系统电源结构清洁绿色转型过程中，大量新能源发电设备接入配电网，对配电网的规划、运行提出了更高要求，电网在投资及运行中产生的碳排放成本也不容忽视。配电网业务将有序开放，并鼓励社会资本参与增量配电网投资及运营；增量配电网有助于拓宽新能源消纳途径，便于新能源的就近接入与就地消纳，减少电力远距离传输成本；且增量配电网内部各要素的高效互动有助于实现局部电量平衡，减少对外部电力的供应需求，因此具有广阔的发展前景与深远的研究意义。
[0003]传统配电网规划多建模为以投资及运行经济性为主导，兼顾运行安全性资源配置问题，却忽视了配电网在投资及运行中产生的碳排放成本，使得规划结论未能有效适应“双碳”目标。增量配电网投资及运营方式与传统电网存在显著差异：传统电网投资主体单一，电网公司垂直垄断电力输、配、售环节；而增量配电网网架、分布式电源、储能等资源可由一个或多个利益主体投资及运营；因此在规划阶段需要综合考虑各主体利益，对各类资源进行协调规划，并在社会各方广泛参与，多利益主体深度博弈的背景下，公平、合理分配各方综合收益。目前已有的增量配电网规划研究尚未考虑其与上级配电网统一协调规划，未来可能造成设备重复投建、区域交叉供电的情况；且若在规划阶段不考虑增量配电网与上级配电网的能量交互过程，在大规模新能源发电馈入场景下，将给上级配电网安全稳定运行带来严重隐患。为此，在增量配电网规划层面计及碳排放成本，基于多利益主体综合收益提出分布式电源
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网架
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储能协调规划策略，并考虑与上级配电网协调统一布局十分必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种计及碳排放成本的增量配电网源
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储协调规划策略，该方法在配电网优化规划问题中引入了碳排放成本，在我国有序开放配电网业务背景下，探索了增量配电网源
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荷
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储协调规划策略与收益分成方式，并考虑了增量配电网与上级配电网协调统一规划。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种计及碳排放成本的增量配电网源
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储协调规划策略，包括如下步骤：
[0007]获取某地增量配电网规划所需负荷需求预测信息、配电系统框架信息、气象数据；
[0008]考虑配电网投资、运维、碳排放成本及收益，以电网公司综合收益最大化为目标构建配电网优化规划模型；
[0009]构建增量配电网多利益主体计及碳排放成本的成本
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收益模型，以总收益最大化为目标构建增量配电网源
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荷
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储协调规划模型；
[0010]构建配电网
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增量配电网统一规划模型，并采用目标级联分析法(analytical target
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cascading,ATC)对优化目标分解求解；
[0011]以合作博弈方式描述增量配电网多利益主体互动关系，基于Shapley值法对各利益主体收益进行分成。
[0012]可选的，所述负荷需求预测信息为基于该地配电网负荷结构、用能特性、历史数据合理预测的规划期内各年负荷增长趋势及其具体数值，并依据预测数据生成负荷典型日时序需求场景；
[0013]所述某地配电系统框架信息包括但不限于：规划区域内现有电源点布局、配电网网架结构、负荷点空间布局、类别及用能比例；
[0014]所述气象数据包括但不限于日照强度，并基于此生成光伏典型日时序出力场景。
[0015]可选的，所述增量配电网优化规划模型以电网公司综合收益最大化为目标：
[0016][0017]分别为配电网收益、设备投资成本、网络运维成本、碳排放成本，各项具体数学表达式如下：
[0018][0019][0020][0021][0022]设备投资成本包括变电站及馈线投资成本网络运维成本包括变电站及馈线运维成本向上级电网购电成本向增量配电网购电成本配电网负荷缺供成本网损成本碳排放成本包括设备投建中产生的碳排放成本网络运行中产生的碳排放成本收益包括向配电网内各电力用户售电收益向增量配电网售电收益
[0023]所述配电网优化规划模型考虑的约束条件包括：变电站投建及运行约束、馈线投建约束、潮流及功率平衡约束、向上级电网购电约束、馈线传输功率约束、配电网负荷缺供约束、与增量配电网交互功率约束。
[0024]可选的，所述增量配电网源
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荷
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储协调规划模型，以多利益主体总收益最大化为目标：
[0025][0026]为增量配电网总收益，C
IDN
、C
PV
、C
ESS
分别为增量配电网投资及运营商、光伏投资商、储能投资商的综合收益；
[0027]所述增量配电网成本
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收益模型为：
[0028][0029]分别为增量配电网收益、投资成本、网络运维成本、碳排
放成本，各项具体表达式如下：
[0030][0031][0032][0033][0034]投资成本包括馈线投资成本与电力用户签订的需求响应容量成本网络运维成本包括馈线运维成本向上级配电网购电成本负荷参与需求响应电量成本向光伏投资商支付的购电及弃光成本向储能投资商支付的储能运行成本碳排放成本包括设备投建中产生的碳排放成本网络运行中产生的碳排放成本收益包括向增量配电网内各电力用户售电收益向上级配电网售电收益以及向光伏投资商收取的过网费收益
[0035]所述光伏成本
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收益模型为：
[0036][0037]分别为光伏收益、投资成本、运维成本、碳排放成本；投资及运维成本主要包括光伏投建容量成本及固定容量运维成本；碳排放成本仅考虑光伏设备生产及投建过程中产生的碳排放成本，光伏收益包括向增量配电网运营商售电收益，清洁能源并网国家补贴以及弃光收益；
[0038]所述储能成本
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收益模型为：
[0039][0040][0041][0042]分别为储能收益、投资成本、运维成本、碳排放成本；投资成本主要包括储能投建容量成本；运维成本包括固定容量及充放电运维总成本充电成本电池退役成本碳排放成本包括储能电池生产及投建产生的碳排放成本储能电池退役产生的碳排放成本储能收益包括售电收益与地方补贴；
[0043]所述增量配电网源
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储协调规划模型考虑的约束条件包括：潮流及功率平衡约束、馈线投建约束、馈线传输功率约束、光伏配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及碳排放成本的增量配电网源
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网
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储协调规划策略，其特征在于包括以下步骤：获取某地增量配电网规划所需负荷需求预测信息、配电系统框架信息、气象数据；考虑配电网投资、运维、碳排放成本及收益，以电网公司综合收益最大化为目标构建配电网优化规划模型；构建增量配电网多利益主体计及碳排放成本的成本
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收益模型，以总收益最大化为目标构建增量配电网源
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荷
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储协调规划模型；构建配电网
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增量配电网统一规划模型，并采用目标级联分析法(analytical target cascading,ATC)对优化目标分解求解；以合作博弈方式描述增量配电网多利益主体互动关系，基于Shapley值法对各利益主体收益进行分成。2.根据权利要求1所述的一种计及碳排放成本的增量配电网源
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网
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储协调规划策略，其特征在于获取增量配电网规划所需各类信息，具体包括：负荷需求预测信息为基于该地配电网负荷结构、用能特性、历史数据合理预测的规划期内各年负荷增长趋势及其具体数值，并依据预测数据生成负荷典型日时序需求场景；配电系统框架信息包括但不限于：规划区域内现有电源点布局、配电网网架结构、负荷点空间布局、类别及用能比例；气象数据，包括但不限于日照强度，并基于此生成光伏典型日时序出力场景。3.根据权利要求1所述的一种计及碳排放成本的增量配电网源
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储协调规划策略，其特征在于构建以电网公司综合收益最大化为目标构建配电网优化规划模型，具体在于：目标函数为：目标函数为：分别为配电网收益、设备投资成本、网络运维成本、碳排放成本，各项具体数学表达式如下：本，各项具体数学表达式如下：本，各项具体数学表达式如下：本，各项具体数学表达式如下：设备投资成本包括变电站及馈线投资成本网络运维成本包括变电站及馈线运维成本向上级电网购电成本向增量配电网购电成本配电网负荷缺供成本网损成本碳排放成本包括设备投建中产生的碳排放成本网络运行中产生的碳排放成本收益包括向配电网内各电力用户售电收益向增量配电网售电收益所述配电网优化规划模型考虑的约束条件包括：变电站投建及运行约束、馈线投建约
束、潮流及功率平衡约束、向上级电网购电约束、馈线传输功率约束、配电网负荷缺供约束、与增量配电网交互功率约束。4.根据权利要求1所述的一种计及碳排放成本的增量配电网源
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储协调规划策略，其特征在于构建增量配电网多利益主体计及碳排放成本的成本
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收益模型，并以总收益最大化为目标构建增量配电网源
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荷
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储协调规划模型，具体在于：储协调规划模型，具体在于：为增量配电网总收益，C
IDN
、C
PV
、C
ESS
分别为增量配电网投资及运营商、光伏投资商、储能投资商的综合收益，各项具体数学表达式如下：所述增量配电网成本
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收益模型为：收益模型为：分别为增量配电网收益、投资成本、网络运维成本、碳排放成本，各项具体表达式如下：本，各项具体表达式如下：本，各项具体表达式如下：本，各项具体表达式如下：投资成本包括馈线投资成本与电力用户签订的需求响应容量成本网络运维成本包括馈线运维成本向上级配电网购电成本负荷参与需求响应电量成本光伏购电及弃光成本储能运行成本碳排放成本包括设备投建中产生的碳排放成本网络运行中产生的碳排放成本收益包括向增量配电网内各电力用户售电收益向上级配电网售电收益以及向光伏投资商收取的过网费收益所述光伏成本
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收益模型为：收益模型为：分别为光伏收益、投资成本、运维成本、碳排放成本；投资及运维成本主要包括光伏投建容量成本及固定容量运维成本；碳排放成本仅考虑光伏设备生产及投建过程中产生的碳排放成本，光伏收益包括向增量配电网售电收益，清洁能源并网国家补贴以及弃光收益。所述储能成本
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收益模型为：收益模型为：
分别为储能收益、投资成本、运维成本、碳排放成本；投资成本主要包括储能投建容量成本；运维成本包括固定容量及充放电运维总成本充电成本电池退役成本碳排放成本包括储能电池生产及投...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾欣，王昊洋，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：