基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统的节能减排技术领域，特别涉及到一种基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法。通过对蓄电池、超级电容器的协调控制，平抑系统功率波动，保证系统功率平衡，由于太阳能发电具有周期性、风力发电短时输出功率波动大，新能源发电系统具有很大的不稳定性，需要储能系统补充系统功率平衡。利用能量型储能装置蓄电池和功率型储能装置超级电容器保证功率平抑的准确性和快速性。充分利用不同种类储能装置的优势，满足功率平衡的同时，降低储能系统建设维护成本。降低储能系统建设维护成本。降低储能系统建设维护成本。

【技术实现步骤摘要】
基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法


[0001]本专利技术属于电力系统的节能减排
，特别涉及到一种基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法。

技术介绍

[0002]新世纪以来中国乃至世界各个国家都面临着能源短缺与保护环境相互冲突的问题，迫切需要新兴产业和技术，低污染低耗能的同时保障社会能源供应，新能源技术应运而生。近年来中国每年投入上千亿元大力发展新能源产业，在国内大规模建设风电场，光伏发电站，水电站等新能源发电设施，其中有不少项目都位于中西部省份。
[0003]而在各个中西部省份里，甘肃的新能源产业发展最为迅速。甘肃省大面积的荒原，草原，沙漠等地形使得建设大规模的光伏发电站与风力发电厂的成本低廉。据统计，2021年甘肃省的新能源发电总量甘肃省的新能源发电量为446亿千瓦时，占全省年总发电总量的23％，这节约了1600万吨煤炭和4000万吨二氧化碳排放。
[0004]截至2021年底，甘肃新能源装机容量达2897万千瓦，占总装机47.08％，比例位居全国第一，是省内第一大电源。但新能源的装机容量比例与实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于合作博弈论的多类型储能系统，其特征在于，包括：风电站、光伏电站、蓄电池组、以及超级电容；决策变量为蓄电池的建设容量、超级电容的建设容量；合作博弈的基本要素包括参与者和特征函数，假设一个二元组博弈G＝<N,v>，其中N＝{1,2,
···
,n}表示联盟成员的集合；v为联盟的特征函数，对于N的任一子集S∈N,v(S)表示联盟S的总收益；其中，蓄电池作为主调峰单元，在大时间尺度根据日前、日内计划平滑风光出力；储能电站的超级电容作为主调频单元，在短时间尺度根据电网频率实时调整自身出力，自动平滑风光出力。2.根据权利要求1所述的基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法，包括以下步骤：S1.确定目标函数：考虑到多类型储能系统的目的在于提高新能源消纳，风电场、光伏电站、蓄电池以及超级电容形成联盟S后，以联盟的最大年净收益为待优化的目标函数，即联盟运行收入减去投资运行成本；S2.确定目标函数以及系统的约束条件，约束包括：光伏电站出力、风电站出力、系统、蓄电池充放电以及超级电容充放电约束；S3.优化模型求解，采用天牛须搜索(Beetle Antennae Search
‑
BAS)算法；S4.合作博弈的Shapley值分配模型，采用Shapley值的概念分配联盟中各成员的利润。3.根据权利要求2所述的基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法，其特征在于：所述步骤S1中，各主体的年化净收益分别如下表示：光伏电站：式中：N
PV
是光伏电站的总个数；T是总时间；P
PVi,t
是光伏电站i在t时刻的上网功率；R
PV
是光伏上网电价；C
PV
是光伏单位电量运行维护成本；ΔT是单位时间,以小时计；风电场：式中，N
WT
是风电场的总个数；T是总时间；P
WTj,t
是风电场j在t时刻的上网功率；R
WT
是风电上网电价；C
WT
是风电单位电量运行维护成本；ΔT是单位时间,以小时计，光伏电站、风电场的生产成本只计运行维护成本,不包括初始投资的分摊成本；储能电站的蓄电池年化收益：为精确计算容量，对储能系统的成本进行精细建模，蓄电池、超级电容各储能系统初始投资成本C
m
、C
n
可以近似假设为关于容量和额定功率的二次函数，将初始投资成本折算到规划年,可得规划年初始投资的分摊成本C1、C2，蓄电池的运行维修成本可以看成是初始投资成本的线性函数C3，目标函数的各项表达式具体为：
C3＝λC
m
式中，T为总时间；ΔT是单位时间,以小时计，N
BAT
是蓄电池的总个数；C
dis
为蓄电池单位放电收益，P
dism,t
为蓄电池m在t时刻的放电功率；C
ch
为蓄电池单位购电成本，P
chm,t
为蓄电池m在t时刻的充电功率；C
m
是蓄电池组的初始投资；C
bs
是蓄电池配置容量，P
bs
是蓄电池额定功率；a0、a1、a2、b1、b2为配置系数；γ是储能电站资金的年利率；C
bats
是蓄电池组的残值；k是设备年限；λ是维修费用比例，λ大于1；储能电站的超级电容年化收益：储能电站的超级电容年化收益：储能电站的超级电容年化收益：式中：T为总时间；ΔT是单位时间,以小时计，N
SC
是超级电容器的总个数；R
SC
为超级电容单位调频收益，P
SCn,t
为t时刻超级电容n的输出功率，放电时为正值，充电时为负值；由于超级电容可充放电次数多寿命长，且不易损坏，其运行维护成本可忽略不计，超级电容工作时，会快速地充放电，无法从购电卖电时的电价差中获得利益，应该由电网公司处收取调频费用，按累计调频功率计算。C
n
是超级电容的初始投资；C
ss
是超级电容配置容量，P
ss
是超级电容额定功率；a3、a4、a5、b3、b4为配置系数；C
scs
是超级电容的残值。4.根据权利要求2所述的基于合作博弈论的多类型储能系统最优容量配置方法，其特征在于：所述步骤S2中，目标函数以及系统的约束条件：光伏电站出力约束：第i个光伏电站在t时刻的实际调度出力P
PVi

【专利技术属性】
技术研发人员：吕清泉，张珍珍，周强，赵龙，高鹏飞，沈渭程，张健美，张睿骁，张彦琪，王定美，张金平，李津，刘丽娟，郑翔宇，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
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