计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法技术

本发明专利技术公开了一种计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，属于电力技术领域，首先，考虑多类型灵活性资源响应功率、响应容量、响应成本以及响应潜力等差异化特征，建立灵活性负荷和多类型储能的典型灵活性资源模型；其次，考虑多类型灵活性资源调节能力边界，引入储能类型的决策变量，构建基于差异化特征匹配的多类型灵活性资源优化规划模型，并基于匹配因子刻画其匹配特性；最后，通过西部某地区实际系统对比验证所提规划策略的有效性，相比较单独考虑灵活性负荷、多类型储能参与地区电网调峰，灵活性负荷与多类型储能参与的多类型灵活性资源优化规划策略满足电网调峰需求的同时，还提升了地区电网经济效益。还提升了地区电网经济效益。还提升了地区电网经济效益。

【技术实现步骤摘要】
计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法


[0001]本专利技术涉及电力
，具体涉及一种计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法。

技术介绍

[0002]随着清洁能源在电网中的渗透率逐渐提高，其所固有的间歇性与波动性导致系统对灵活性调节资源的需求激增，传统上仅考虑增加常规机组备用容量的灵活性资源规划方法已难以适应高比例新能源新型电力系统的应用场景，因此有必要充分挖掘源
‑
网
‑
荷
‑
储多端的多类型灵活性资源调节潜力并进行统筹规划。然而，仅通过定性分析灵活性资源规划或者考虑单一类型灵活性资源易导致规划结果的保守性和资源浪费，同时灵活性资源在响应功率、响应能量、响应成本、响应潜力等基本特征差异化明显，忽略其异构性质而简单将灵活性资源组合无法达成系统经济效益与技术效益的最佳平衡。鉴于此，进一步考虑差异化特征匹配的灵活性资源协调优化策略是实现高比例清洁能源接入下实现电网调峰需求的重要手段之一。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，包括如下步骤：S1、基于灵活性负荷、多类型储能的差异化特征，建立典型灵活性资源差异化模型，包括灵活性负荷模型和多类型储能差异模型；S2、基于S1所构建的典型灵活性资源差异化模型，利用综合运行成本优化目标构建多类型灵活性资源差异化特征匹配规划策略；S3、利用所构建的多类型灵活资源差异性特征匹配规划策略进行多类型储能选址定容优化和灵活性资源优化匹配。
[0005]进一步的，所述S1中灵活性负荷包括可转移负荷、可削减负荷以及可调节负荷；多类型储能包括锂离子电池、压缩空气储能、超级电容器以及抽水蓄能。
[0006]进一步的，所述典型灵活性资源差异化模型具体表示为：所述典型灵活性资源差异化模型具体表示为：其中，DM
L
为灵活性负荷差异化模型；f
L
为灵活性负荷特征参数映射；i为灵活性负荷种类；P
i
为灵活性负荷i的响应功率；L
i
为灵活性负荷i的响应容量，c
i
为灵活性负荷i的响应成本；DM
ES
为多类型储能差异化模型，为第k个储能，为第k个储能的额定功率，为
第k个储能的额定容量，为第k个储能的全寿命周期，为第k个储能的折损成本，为第k个储能的运行维护成本，f
ES
为储能特征参数映射。
[0007]进一步的，所述S2具体包括如下步骤：S21、以地区电网综合运行成本为目标函数，结合多种约束条件建立多类型灵活性资源优化规划模型；S22、根据步骤S1得到的灵活性资源差异化模型建立灵活性资源特征集，获取灵活性资源差异化特征；S23、基于S31构建的多类型灵活性资源优化规划模型判断判断S22获取的灵活性资源差异化特征是否满足高比例新能源电力系统的需求特征，若不是则不匹配差异化特征集所对应的多类型灵活性资源，若是，则匹配差异化特征集所对应的多类型灵活性资源并输出多类型灵活性资源差异化特征匹配规划结果。
[0008]进一步的，所述S21中目标函数表示为：其中，C为综合运行成本，为发电与碳排放惩罚成本，表示为：式中：c
p1
为火电机组的单位发电成本；c
p2
为火电机组的单位碳排放惩罚成本；c
p3
为水力发电机的单位发电成本；P
Th,i
(t)为火力机组i在t时刻的输出功率；P
Hy
(t)为水电机组在t时刻的输出功率；为需求响应成本，表示为：式中：K
Load
为灵活性负荷的单位响应成本；ΔP
tr
(t)为t时刻可转移负荷的功率变化量；ΔP
re
(t)为t时刻可削减负荷的功率变化量；ΔP
ad
(t)为t时刻可调节负荷的功率变化量；T为调度周期。
[0009]为联络线调度成本，表示为：式中，为与外部电网联络线的单位调度成本，P
line
(t)为联络线在t时刻因电网无法完全消纳不平衡功率而通过联络线与外部电网的功率交换；为储能成本，表示为：
式中，为储能的日折损成本，C
op
为储能的运行维护成本。
[0010]进一步的，所述S21中约束条件包括发电机组出力约束条件、联络线约束条件、多类型储能约束条件、功率平衡约束条件和灵活性负荷约束条件，其中所述发电机组出力约束条件表示为：所述发电机组出力约束条件表示为：式中，为火电机组i的额定输出功率；
µ
Th,i
为火电机组i的最小技术出力潜力系数，为水电机组的额定输出功率，、分别为为时刻火电机组i和水电机组的输出功率；所述联络线约束条件表示为：式中，为联络线输送功率限额；为t时刻联络线输送功率；所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：
式中，λ
k,j
为0
‑
1变量，表征多类型储能k的在节点j的配置状态，λ
k,j
=1表示储能k在节点j予以配置，λ
k,j
=0表示储能k在节点j不予配置；PN ES,K为储能k的额定功率；Pmax ES,k、Pmin ES,k为储能k额定功率的上限与下限；Nmax ES为多类型储能在区域电网的配置数量上限；τ
ES
为储能充放电深度；E0 S,k、EN S,k为储能k初始能量和额定容量；ψ
k
为储能k能量倍率系数；Pk ES(t)为储能k在t时刻的运行功率；所述功率平衡约束条件表示为：所述功率平衡约束条件表示为：所述功率平衡约束条件表示为：式中，P
ij
为节点i、j的输电线路有功潮流；P
G,i
为节点i的发电机组在t时刻的输出功率；θ
i
、θ
j
为节点i、j的电压相角；X
ij
为输电线路节点i到节点j的电抗；Pmax ij为输电线路节点i到节点j的潮流最大值；P
L
(t)为系统总负荷在t时刻的功率；P
ij
(t)为节点i、j的线路在t时刻的有功潮流；所述灵活性负荷约束条件表示为：所述灵活性负荷约束条件表示为：所述灵活性负荷约束条件表示为：所述灵活性负荷约束条件表示为：所述灵活性负荷约束条件表示为：所述灵活性负荷约束条件表示为：式中，ΔP
tr
(t)为t时刻可转移负荷的功率变化量；T为调度周期；P
tr
(t)为t时刻可转移负荷原计划用电功率，α
min
和α
max...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于灵活性负荷、多类型储能的差异化特征，建立典型灵活性资源差异化模型，包括灵活性负荷模型和多类型储能差异模型；S2、基于S1所构建的典型灵活性资源差异化模型，利用综合运行成本优化目标构建多类型灵活性资源差异化特征匹配规划策略；S3、利用所构建的多类型灵活资源差异性特征匹配规划策略进行多类型储能选址定容优化和灵活性资源优化匹配。2.根据权利要求1所述的计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，所述S1中灵活性负荷包括可转移负荷、可削减负荷以及可调节负荷；多类型储能包括锂离子电池、压缩空气储能、超级电容器以及抽水蓄能。3.根据权利要求1所述的计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，所述典型灵活性资源差异化模型具体表示为：所述典型灵活性资源差异化模型具体表示为：其中，DM
L
为灵活性负荷差异化模型；f
L
为灵活性负荷特征参数映射；i为灵活性负荷种类；P
i
为灵活性负荷i的响应功率；L
i
为灵活性负荷i的响应容量，c
i
为灵活性负荷i的响应成本；DM
ES
为多类型储能差异化模型；为第k个储能；为第k个储能的额定功率；为第k个储能的额定容量；为第k个储能的全寿命周期；为第k个储能的折损成本；为第k个储能的运行维护成本；f
ES
为储能特征参数映射。4.根据权利要求1所述的计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，所述S2具体包括如下步骤：S21、以地区电网综合运行成本为目标函数，结合多种约束条件建立多类型灵活性资源优化规划模型；S22、根据步骤S1得到的灵活性资源差异化模型建立灵活性资源特征集，获取灵活性资源差异化特征；S23、基于S31构建的多类型灵活性资源优化规划模型判断S22获取的灵活性资源差异化特征是否满足高比例新能源电力系统的需求特征，若不是则不匹配差异化特征集所对应的多类型灵活性资源，若是，则匹配差异化特征集所对应的多类型灵活性资源并输出多类型灵活性资源差异化特征匹配规划结果。5.根据权利要求4所述的计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，所述S21中目标函数表示为：其中，C为综合运行成本，
为发电与碳排放惩罚成本，表示为：式中：c
p1
为火电机组的单位发电成本；c
p2
为火电机组的单位碳排放惩罚成本；c
p3
为水力发电机的单位发电成本；P
Th,i
(t)为火力机组i在t时刻的输出功率；P
Hy
(t)为水电机组在t时刻的输出功率；为需求响应成本，表示为：式中：K
Load
为灵活性负荷的单位响应成本；ΔP
tr
(t)为t时刻可转移负荷的功率变化量；ΔP
re
(t)为t时刻可削减负荷的功率变化量；ΔP
ad
(t)为t时刻可调节负荷的功率变化量；T为调度周期；为联络线调度成本，表示为：式中，为与外部电网联络线的单位调度成本，P
line
(t)为联络线在t时刻因电网无法完全消纳不平衡功率而通过联络线与外部电网的功率交换；为储能成本，表示为：式中，为储能的日折损成本，C
op
为储能的运行维护成本。6.根据权利要求5所述的计及互补互济运行特性的电网多类型调峰资源规划方法，其特征在于，所述S21中约束条件包括发电机组出力约束条件、联络线约束条件、多类型储能约束条件、功率平衡约束条件和灵活性负荷约束条件，其中：所述发电机组出力约束条件表示为：所述发电机组出力约束条件表示为：式中，为火电机组i的额定输出功率；
µ
Th,i
为火电机组i的最小技术出力潜力系数；
为水电机组的额定输出功率；、分别为为时刻火电机组i和水电机组的输出功率；所述联络线约束条件表示为：式中，为联络线输送功率限额；为t时刻联络线输送功率；所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件表示为：所述多类型储能约束条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子萱，李杰，庞思勉，肖先勇，张姝，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：