一种网储协同规划方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种网储协同规划方法、系统、介质及设备，以输电线路与储能元件的投资成本，常规场景下的年运行成本，以及极端场景下的罚项成本最小化建立目标函数；建立规划模型中输电线路与储能投资决策阶段的约束，对目标函数中输电线路与储能的投建变量进行约束；基于输电线路与储能的投资决策，不考虑新能源与负荷的波动情况，建立常规情况确定形式下系统中火电机组、新能源机组、储能元件运行阶段的约束与网络约束，对负荷与新能源发电的不确定性进行建模，考虑极端情况场景s下运行阶段约束，得到不确定形式的网储协同规划的鲁棒模型，用以决策充分考虑负荷与新能源不确定下的规划结果与系统运行情况，实现投资成本与运行成本的最小化。成本的最小化。成本的最小化。

【技术实现步骤摘要】
一种网储协同规划方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术属于电力系统中的规划评估
，具体涉及一种网储协同规划方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统的构建，未来电力负荷将会持续增长，新能源的渗透率也会逐渐提高。负荷的快速增长将会给现有的输电网架施加压力，当网架难以满足大量负荷的需求时，则会导致输电线路阻塞问题的发生，电力电量平衡会面临严峻挑战。同时，由于新能源的电源随机性与波动性的特点，常规的火电机组难以满足电源与负荷双重不确定的灵活性需求，这将会导致弃风弃光现象的频繁出现，新能源消纳的问题日益显著。如何解决电力系统中电力电量平衡与新能源消纳问题，这对于电力系统规划领域的研究提出了更高的要求。在规划研究领域，输电线路的投建被认为是缓解输电阻塞的有效手段。而鉴于储能元件削峰填谷、平抑波动的特点，其被认为是提高电力系统灵活性，满足新能源消纳需求的理想元件之一。近些年来围绕输电网扩展规划与储能规划各自都拥有大量的研究，而两者的联合规划可以从电力系统规划的全局层面出发，充分考虑输电网与储能的效益与两者在运行层面上的相互作用。因此研究输电网
‑
储能联合规划模型对于满足电力负荷增长需求、提高电力系统灵活性并减少电力系统投资与运行的成本具有重要意义。
[0003]为了考虑电力系统复杂的不确定性因素，目前为止，规划领域的优化模型主要有随机优化模型与鲁棒优化模型。其中，随机优化模型模拟不确定因素的方法主要有期望值、多场景与机会约束模型等，其模型的构建需要考虑不确定因素的概率分布或者用典型场景近似表达不确定性。而实际上，电力系统中的不确定性因素极其复杂，同时又相互耦合，难以用数学概率分布形式准确表达，同时选取典型场景的方法也难以全面考虑电力系统中不确定性的因素变化情况，因此随机优化模型得出的规划结果可靠性难以保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种网储协同规划方法、系统、介质及设备，用于解决网储协同规划中充分考虑新能源与负荷波动不确定性的技术问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种网储协同规划方法，包括以下步骤：
[0007]S1、以输电线路与储能元件的投资成本，常规场景下的年运行成本，以及极端场景下的罚项成本最小化建立目标函数；
[0008]S2、建立规划模型中输电线路与储能投资决策阶段的约束，对步骤S1得到的目标函数中输电线路与储能的投建变量进行约束；
[0009]S3、基于步骤S2确定的输电线路与储能的投资决策，不考虑新能源与负荷的波动情况，建立常规情况确定形式下系统中火电机组、新能源机组、储能元件运行阶段的约束与
网络约束，对负荷与新能源发电的不确定性进行建模，考虑极端情况场景s下运行阶段约束，得到不确定形式的网储协同规划的鲁棒模型，用以决策充分考虑负荷与新能源不确定下的规划结果与系统运行情况。
[0010]具体的，步骤S1中，目标函数为：
[0011]minC
Line,Inv
+C
Storage,Inv
+C
Ope
+maxminΔC
Ope
[0012]其中，C
Line,Inv
为输电线路投资成本；C
Storage,Inv
为储能投资成本；C
Ope
为系统常规情况下运行成本；ΔC
Ope
为系统极端情况下调节运行成本。
[0013]3.根据权利要求2所述的网储协同规划方法，其特征在于，基于电力系统基本技术数据、拟投建元件的技术数据和财政部门对输电线路与储能投建的预算信息建立目标函数，电力系统基本技术数据包括电力系统中各类型电源的技术参数，已有与待选的输电网架及网络参数，待选的储能元件参数，负荷需求及新能源发电的历史或预测信息；拟投建元件的技术数据包括拟投建输电线路的输电线路走廊位置与技术参数，拟投建储能的节点位置与技术参数。
[0014]具体的，步骤S2中，规划模型中输电线路与储能投资决策阶段的约束包括：
[0015]输电线路的投建约束：
[0016][0017][0018]其中，C
Line,Inv
为输电线路的总投资成本，Ω
Line
为输电线路集合；Ω
′
Line
为待选输电线路集合；为线路投建状态，为0
‑
1变量；为线路投建成本；
[0019]储能的投建约束：
[0020][0021][0022][0023]其中，C
Storage,Inv
为拟投建的各个储能投资成本之和，Ω
Storage
为储能集合；为储能最大允许的投建容量；分别为储能实际投建容量和电量；为储能投建成本；为储能电量和容量的比例。
[0024]具体的，步骤S3中，常规情况的确定形式下运行阶段的约束条件具体为：
[0025]运行成本项C
Ope
[0026]C
Ope
＝C
Thermal,u
+C
Thermal,d
+C
Thermal,fuel
[0027]火电机组的启动成本C
Thermal,u
：
[0028][0029]火电机组的停机成本C
Thermal,d
：
[0030][0031]火电机组的燃料成本C
Thermal,fuel
：
[0032][0033]其中，Ω
Thermal
为火电机组集合；Ω
T
为时段集合；C
Thermal,u
/C
Thermal,d
为火电机组启停成本；C
Thermal,fuel
为火电机组燃料成本；为火电机组单位启停成本；F
i
(
·
)为火电机组燃料成本函数；为火电机组出力；为火电机组启动和停机状态。
[0034]火电机组运行约束
[0035]机组运行状态的逻辑约束：
[0036][0037][0038]机组出力的上下限约束：
[0039][0040][0041]机组的运行爬坡约束：
[0042][0043][0044]机组最小开机时间约束：
[0045][0046]机组最小停机时间约束：
[0047][0048]其中，为火电机组运行状态；为火电机组上下可调整容量；
为火电机组最大/最小出力；为火电机组上下爬坡速率；为火电机组最短开停机时间；
[0049]新能源机组运行约束
[0050]新能源机组的出力上下限约束：
[0051][0052]新能源机组最高弃电率约束：
[0053][0054][0055]其中，Ω
NE
为新能源机组集合；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网储协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以输电线路与储能元件的投资成本，常规场景下的年运行成本，以及极端场景下的罚项成本最小化建立目标函数；S2、建立规划模型中输电线路与储能投资决策阶段的约束，对步骤S1得到的目标函数中输电线路与储能的投建变量进行约束；S3、基于步骤S2确定的输电线路与储能的投资决策，不考虑新能源与负荷的波动情况，建立常规情况确定形式下系统中火电机组、新能源机组、储能元件运行阶段的约束与网络约束，对负荷与新能源发电的不确定性进行建模，考虑极端情况场景s下运行阶段约束，得到不确定形式的网储协同规划的鲁棒模型，用以决策充分考虑负荷与新能源不确定下的规划结果与系统运行情况。2.根据权利要求1所述的网储协同规划方法，其特征在于，步骤S1中，目标函数为：min C
Line，Inv
+C
Storage，Inv
+C
Ope
+max minΔC
Ope
其中，C
Line，Inv
为输电线路投资成本；C
Storage，Inv
为储能投资成本；C
Ope
为系统常规情况下运行成本；ΔC
Ope
为系统极端情况下调节运行成本。3.根据权利要求2所述的网储协同规划方法，其特征在于，基于电力系统基本技术数据、拟投建元件的技术数据和财政部门对输电线路与储能投建的预算信息建立目标函数，电力系统基本技术数据包括电力系统中各类型电源的技术参数，已有与待选的输电网架及网络参数，待选的储能元件参数，负荷需求及新能源发电的历史或预测信息；拟投建元件的技术数据包括拟投建输电线路的输电线路走廊位置与技术参数，拟投建储能的节点位置与技术参数。4.根据权利要求1所述的网储协同规划方法，其特征在于，步骤S2中，规划模型中输电线路与储能投资决策阶段的约束包括：输电线路的投建约束：输电线路的投建约束：其中，C
Line，Inv
为输电线路的总投资成本，Ω
Line
为输电线路集合；Ω
′
Line
为待选输电线路集合；为线路投建状态，为0
‑
1变量；为线路投建成本；储能的投建约束：储能的投建约束：储能的投建约束：其中，C
Storage，Inv
为拟投建的各个储能投资成本之和，Ω
Storage
为储能集合；为储能最大允许的投建容量；分别为储能实际投建容量和电量；
为储能投建成本；为储能电量和容量的比例。5.根据权利要求1所述的网储协同规划方法，其特征在于，步骤S3中，常规情况的确定形式下运行阶段的约束条件具体为：运行成本项C
Ope
C
Ope
＝C
Thermal，u
+C
Thermal，d
+C
Thermal，fuel
火电机组的启动成本C
Thermal，u
：火电机组的停机成本C
Thermal，d
：火电机组的燃料成本C
Thermal，fuel
：其中，Ω
Thermal
为火电机组集合；Ω
T
为时段集合；C
Thermal，u
/C
Thermal，d
为火电机组启停成本；C
Thermal，fuel
为火电机组燃料成本；为火电机组单位启停成本；F
i
(
·
)为火电机组燃料成本函数；为火电机组出力；为火电机组启动和停机状态；火电机组运行约束机组运行状态的逻辑约束：机组运行状态的逻辑约束：机组出力的上下限约束：机组出力的上下限约束：机组的运行爬坡约束：机组的运行爬坡约束：机组最小开机时间约束：机组最小停机时间约束：
其中，为火电机组运行状态；为火电机组上下可调整容量；为火电机组最大/最小出力；为火电机组上下爬坡速率；为火电机组最短开停机时间；新能源机组运行约束新能源机组的出力上下限约束：新能源机组最高弃电率约束：新能源机组最高弃电率约束：其中，Ω
NE
为新能源机组集合；为新能源机组预测资源系数；为新能源机组装机容量；为新能源机组弃电功率；ρ
NE
为新能源最高允许弃电率；储能运行约束储能充放电功率上下限约束：储能充放电功率上下限约束：限制储能同充同放约束：储能电量的上下限约束：储能充放电过程的时序约束：储能电量调节周期约束：其中，k为正整数；为储能调节周期；为储能初始电量比例；
为储能充放电效率；为储能充放电状态；为储能充电功率和放电功率；为储能存储电量；节点运行约束系统在运行的过程中，每个时刻各个节点满足功率功率平衡的约...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，邓娇娇，杨钤，李志远，王建学，郑晓明，刘红丽，荆永明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：