考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法，通过对于发电产生碳排放的机组，建立碳排放数学模型；建立电力系统调度模型；根据碳排放数学模型、电力系统调度模型建立面向新能源消纳的储能运行优化调度模型；根据求解器对所述面向新能源消纳的储能运行优化调度模型进行求解，确定所述储能系统的最优调度方案。相比于现有技术，本发明专利技术将储能系统与碳排放约束引入电力系统运行，引入风电场作为新能源参与系统调度，考虑风电出力的不确定性，构建考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能运行优化调度模型，提高了电力系统的新能源消纳水平，实现电力系统的优化调度。的优化调度。的优化调度。

【技术实现步骤摘要】
考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电力系统调度
，具体而言，涉及一种考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法。

技术介绍

[0002]新能源大规模并网，风电，光伏的随机性、间歇性和预测误差大等特点，风力发电特点与电力系统发电要求的可靠性背道而驰，大规模的弃风现象多有发生，风电与储能系统联合运行可有效解决风电并网的不确定性。碳排放约束的加入改变了传统发电机组的调度计划，且对促进新能源的消纳有积极的作用，因此研究考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度对于如何提高大规模风电并网的能力有重要的意义。
[0003]现在关于考虑碳排放约束对面向新能源消纳的研究，主要集中整合区域内的多种能源，实现各个子系统之间的协调规划和优化运行，提高新能源并网率和降低碳排放量的场景中；利用储能系统具有电源与负荷的双重特性，实现电力转移作用，促进新能源消纳，但关于以新能源消纳为目标的研究较少。综上，目前的研究鲜有将碳排放约束引入含风电等可再生能源的电力系统中研究面向新能源的消纳问题，不能最大限度将新能源并网，且未综合考虑系统的经济性与低碳性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于以低碳性和经济性为目标，将储能系统与碳排放约束引入电力系统运行，引入风电场作为新能源参与系统调度，同时考虑风电出力的不确定性，构建考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能运行优化调度模型，实现电力系统的优化调度，实现电力系统的优化调度，从而能提高系统运行的经济性与低碳性。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法，所述方法包括：
[0006]步骤1，对于发电产生碳排放的机组，建立碳排放数学模型；
[0007]步骤2，建立电力系统调度模型；所述电力系统调度模型包括目标函数、功率平衡约束、火电机组约束；
[0008]步骤3，根据所述碳排放数学模型、电力系统调度模型建立面向新能源消纳的储能运行优化调度模型；
[0009]步骤4，根据求解器对所述面向新能源消纳的储能运行优化调度模型进行求解，确定所述储能系统的最优调度方案，并执行储能系统的调度；所述最优调度方案包括储能系统的每调度时段的充放电状态、充放电功率与荷电状态的优化调度结果。
[0010]进一步，所述步骤1，对于发电产生碳排放的机组，建立碳排放数学模型，包括：
[0011]步骤1.1，利用式(1)计算火电机组发电的碳排放：
[0012]C
i,t
＝c
i
P
g,i,t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0013]式(1)中，C
i,t
为第i个机组在时段t发出总碳排放量；c
i
为第i个机组发出单位电量的碳排放量；P
g,i,t
为第i个机组在时段t的出力；
[0014]步骤1.2，利用式(2)计算系统的碳排放总量：
[0015][0016]式(2)中，T为调度周期；N
g
为系统内火电机组的个数；
[0017]步骤1.3，采用基准线法分配免费碳排放配额，免费碳排放额计算模型中包含风电、火电机组，利用式(3)～(5)计算免费分配额度为：
[0018]E
q,t
＝E
w,t
+E
g,t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)
[0019][0020][0021]式(3)～(5)中，E
q,t
为t时段系统免费分配的碳排放额度；E
g,t
和E
w,t
分别为t时段火电机组和风力发电对应的免费碳排放额度；η
w
和η
g
分别为单位风力发电量和火电机组发电量的碳排放配额；P
fwind,t
为t时段系统的风力发电预测值；
[0022]步骤1.4，碳排放可控的奖惩模型：
[0023][0024][0025]式(7)和(8)中，F
t
为t时段碳排放奖惩；K0为t时段系统碳排放奖励系数；K1为t时段系统碳排放小于系统免费碳排放配额且大于火电机组免费碳排放配额奖励系数；K2为t时段系统碳排放惩罚系数；E
r,t
为t时刻系统碳排放总量。
[0026]进一步，所述步骤2，建立电力系统调度模型，包括：
[0027]步骤2.1，利用式(8)建立电力系统调度模型的目标函数：
[0028]min E
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0029]步骤2.2，利用式(9)建立t时段功率平衡约束：
[0030][0031]式中：P
fload,t
为t时段系统的负荷功率需求预测值；
[0032]步骤2.3，利用式(10)和(11)建立火电机组约束：
[0033]P
g,i,min
≤P
g,i,t
≤P
g,i,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(31)
[0034][0035]其中，式(10)为机组出力上下限约束；式(11)为机组爬坡约束；式(10)和(11)中：P
g,i,t
‑1为第i个机组在时段t
‑
1的出力；和分别为微电网内第i个火电机组的向上、向下爬坡能力；P
g,i,max
和P
g,i,min
分别为第i个火电机组的出力的上限和下限；ΔT为调度时间间隔；
[0036]由式(2)和式(8)～(11)共同构成电力系统调度模型。
[0037]进一步，所述步骤3，根据所述碳排放数学模型、电力系统调度模型建立面向新能源消纳的储能运行优化调度模型，包括：
[0038]步骤3.1，在面向风电场的运行消纳中，利用式(12)建立目标函数：
[0039][0040]式(12)中：P
wp,t
分别为风电不确定场景w下风电出力的弃风功率；πw为风电出力场景w的概率；cw为风电出力的弃风惩罚系数；
[0041]步骤3.2，利用式(13)建立功率平衡约束：
[0042][0043][0044]式(13)和(14)中：P
load
为t时段负荷需求值；和分别表示t时段储能充电功率和放电功率；P
w,t
为t时段风电并网功率；为t时段风电不确定场景w下风电出力的最大值；
[0045]步骤3.3，利用式(15)～(17)建立储能系统冲充放电约束：
[0046][0047][0048][0049]其中，式(15)和(16)为储能充放电功率限制；式(17)为储能充放电状态约束；式(15)～(17)中，分别表示t时段储能充电功率的上下限、放电功率的上下限；和分别表示在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，对于发电产生碳排放的机组，建立碳排放数学模型；步骤2，建立电力系统调度模型；所述电力系统调度模型包括目标函数、功率平衡约束、火电机组约束；步骤3，根据所述碳排放数学模型、电力系统调度模型建立面向新能源消纳的储能运行优化调度模型；步骤4，根据求解器对所述面向新能源消纳的储能运行优化调度模型进行求解，确定所述储能系统的最优调度方案，并执行储能系统的调度；所述最优调度方案包括储能系统的每调度时段的充放电状态、充放电功率与荷电状态的优化调度结果。2.根据权利要求1所述的考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法，其特征在于，所述步骤1，对于发电产生碳排放的机组，建立碳排放数学模型，包括：步骤1.1，利用式(1)计算火电机组发电的碳排放：C
i，t
＝c
i
P
g，i，t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，C
i，t
为第i个机组在时段t发出总碳排放量；c
i
为第i个机组发出单位电量的碳排放量；P
g，i，t
为第i个机组在时段t的出力；步骤1.2，利用式(2)计算系统的碳排放总量：式(2)中，T为调度周期；N
g
为系统内火电机组的个数；步骤1.3，采用基准线法分配免费碳排放配额，免费碳排放额计算模型中包含风电、火电机组，利用式(3)～(5)计算免费分配额度为：E
q，t
＝E
w，t
+E
g，t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(3)式(3)～(5)中，E
q，t
为t时段系统免费分配的碳排放额度；E
g，t
和E
w，t
分别为t时段火电机组和风力发电对应的免费碳排放额度；η
w
和η
g
分别为单位风力发电量和火电机组发电量的碳排放配额；为t时段系统的风力发电预测值；步骤1.4，碳排放可控的奖惩模型：步骤1.4，碳排放可控的奖惩模型：式(7)和(8)中，F
t
为t时段碳排放奖惩；K0为t时段系统碳排放奖励系数；K1为t时段系统碳排放小于系统免费碳排放配额且大于火电机组免费碳排放配额奖励系数；K2为t时段系
统碳排放惩罚系数；E
r，t
为t时刻系统碳排放总量。3.根据权利要求2所述的考虑碳排放约束的面向新能源消纳的储能系统运行优化调度方法，其特征在于，所述步骤2，建立电力系统调度模型，包括：步骤2.1，利用式(8)建立电力系统调度模型的目标函数：minE
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)步骤2.2，利用式(9)建立t时段功率平衡约束：式中：为t时段系统的负荷功率需求预测值；步骤2.3，利用式(10)和(11)建立火电机组约束：P
g，i，min
≤P
g，i，t
≤P
g，i，max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)其中，式(10)为机组出力上下限约束；式(11)为机组爬坡约束；式(10)和(11)中：P
g，i，t
‑1为第i个机组在时段t
‑
1的出力；和分别为微电网内第i个火电机组的向上、向下爬坡能力；P
g，i，max
和P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉明，马静，吴晓鸣，王绪利，张辉，徐冉，李志伟，杨贺钧，张梦袁，
申请(专利权)人：国网安徽众兴电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：