一种新能源与储能容量联合优化方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源与储能容量联合优化方法、系统、设备和介质，包括：基于风电和光伏发电出力历史数据，利用时序建模法，生成模拟风电和光伏发电出力时间序列；将所述出力时间序列，输入到新能源与储能容量联合确定模型中进行模拟，得到风电、光伏发电和储能的容量；对风电、光伏发电和储能的容量进行收敛，得到风电、光伏发电和储能的最优容量进行新能源与储能容量的联合优化；所述容量联合确定模型，以风电、光伏和储能总投资成本最小为目标函数，以中长期风电、光伏和储能时序电力平衡为约束；本发明专利技术结合多种新能源出力时序场景，并计及多场景中长期时序电力平衡，可制定满足经济性、新能源消纳权重和利用率的新能源与储能联合优化方案。能联合优化方案。能联合优化方案。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源与储能容量联合优化方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术属于新能源发电
，具体涉及一种新能源与储能容量联合优化方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]随着新能源装机占比进一步增加，导致供电系统的电力电量时空不匹配加剧，新能源和常规电源利用小时数降低、消纳压力增大、系统运行效率不高等问题更加凸显。配置电化学储能是解决新能源消纳问题行之有效的途径。储能具备多重功能，既可满足新能源企业减少弃风弃光电量又可满足电力系统不同时间尺度的调节需求。因此，有必要开展新能源与储能协同规划布局及优化配置研究工作，通过合理规划新能源装机及储能装置，有效提升系统运行效率和清洁能源的消纳能力。
[0003]然而风电和光伏发电出力的随机波动性使得新能源与储能协同规划条件、运行方式等更加复杂多样，现有的基于确定性模型、面向常规电源的规划理论和方法已不能完全适应新能源与储能规划，基于电量平衡和典型电力平衡的传统规划方法无法考虑新能源出力的时空特性、随机性及电力系统的新能源消纳能力，此外，在风/光/储协同规划中，若仅采用某一种新能源出力场景进行计算，容易导致规划结果与实际运行情况有偏差，影响规划结果的准确性。因此，需要提出一种能适应当前新能源与储能容量特点的联合优化方法。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种新能源与储能容量联合优化方法，包括：
[0005]基于预先获取的风电和光伏发电出力历史数据，利用时间序列建模法，分别生成模拟风电和光伏发电出力时间序列；
[0006]将所述模拟风电和光伏发电出力时间序列，输入到预先构建的新能源与储能容量联合确定模型中进行模拟，得到若干个风电、光伏发电和储能的容量；
[0007]通过对所述若干个风电、光伏发电和储能的容量进行收敛，确定风电、光伏发电和储能的最优容量进行新能源与储能容量的联合优化；
[0008]其中，所述新能源与储能容量联合确定模型，以风电、光伏和储能的总投资成本最小为目标函数，以中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡为约束构建。
[0009]优选的，新能源与储能容量联合确定模型的构建，包括：
[0010]以模拟风电和光伏发电出力时间序列为输入，以若干个风电、光伏发电和储能的容量为输出，以风电、光伏和储能的总投资成本最小为目标函数，以中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡为约束条件，构建新能源与储能容量联合确定模型；
[0011]其中，中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡的约束条件，包括：风电和光伏装机容量范围约束、风电和光伏发电功率范围约束、风电和光伏可信出力约束、风电和光伏发电量占比约束、风电和光伏利用率约束、常规电源出力范围约束、常规电源开机容量上下限
约束、储能储电量平衡约束、储能储电量范围约束、储能充放电功率范围约束、储能发电装机范围约束、储能容量范围约束、区域负荷平衡约束、全电网备用容量约束、区域备用容量约束和区域间联络线传输容量约束。
[0012]优选的，风电、光伏和储能的总投资成本最小的目标函数，按下式表示：
[0013][0014]式中，F为风电、光伏和储能的总投资成本，为区域n的风电装机容量，为区域n的光伏装机容量，为区域n第b个储能的发电装机，为区域n第b个储能的容量，为区域n风电的单位装机容量投资成本，为区域n光伏的单位装机容量投资成本，为区域n第b个储能的单位发电装机投资成本，为区域n第b个储能的单位容量投资成本，N为区域总数，B
n
为区域n的储能数量。
[0015]优选的，所述风电和光伏可信出力约束，按下式表示：
[0016][0017][0018]式中，为区域n第s周第t时段的风电可信出力，为区域n第s周第t时段的光伏可信出力，为区域n的风电装机容量，为区域n的光伏装机容量，为区域n风电在第s周第t时段的归一化理论出力，为区域n光伏发电在第s周第t时段的归一化理论出力，为区域n风电的预测误差，为区域n光伏的预测误差；
[0019]所述风电和光伏发电量占比约束，按下式表示：
[0020][0021]式中，N为区域总数，T为每周时段数量，S为周数量，为区域n第s周第t时段的风电出力，为区域n第s周第t时段的光伏出力，为区域n第s周第t时段的用电负荷，α为新能源最低电量占比；
[0022]所述风电和光伏利用率约束，按下式表示：
[0023][0024]式中，β为新能源最大弃电率；
[0025]所述储能储电量平衡约束，按下式表示：
[0026][0027]式中，为区域n第b个储能在第s周第t时段的储电量，为区域n第b个储能在第s周第t时段的充放电功率，Δt为单位优化时段长度；
[0028]所述区域负荷平衡约束，按下式表示：
[0029][0030]式中，为区域n第g个常规电源在第s周第t时段的出力，G
n
为区域n常规电源的数量，B
n
为区域n的储能数量，为区域n与区域m间联络线在第s周第t时段的输电功率；
[0031]所述全电网备用容量约束，按下式表示：
[0032][0033]式中，为区域n第g个常规电源在第s周的开机容量，为区域n第b个储能在第s周第t时段的最大放电功率系数，为区域n第b个储能的发电装机，P
r
(s,t)为全电网在第s周第t时段的备用需求；
[0034]所述区域备用容量约束，按下式表示：
[0035][0036]式中，为区域n在第s周第t时段的备用需求。
[0037]优选的，所述风电和光伏装机容量范围约束，依据区域风电和光伏装机容量的上下限确定；
[0038]所述风电和光伏发电功率范围约束，依据风电和光伏理论最大发电功率确定；
[0039]所述常规电源出力范围约束，以常规电源的开机容量为上限，以常规电源的开机容量与最小出力系数的乘积为下限确定；
[0040]所述常规电源开机容量上下限约束，依据常规电源开机容量的上下限确定；
[0041]所述储能储电量范围约束，以储能容量与储能最大储电量系数的乘积为上限，以储能容量与储能最小储电量系数的乘积为下限确定；
[0042]所述储能充放电功率范围约束，以储能发电装机与储能最大放电功率系数的乘积为上限、以储能发电装机与储能最大充电功率系数为下限确定；
[0043]所述储能发电装机范围约束，依据储能发电装机的上下限确定；
[0044]所述储能容量范围约束，依据储能容量的上下限确定；
[0045]所述区域间联络线传输容量约束，依据区域间联络线输电功率的上下限确定。
[0046]优选的，所述通过对所述若干个风电、光伏发电和储能的容量进行收敛，确定风电、光伏发电和储能的最优容量，包括：
[0047]基于若干个风电、光伏发电和储能的容量，分别对风电、光伏发电和储能容量的方差进行计算，并确定风电、光伏发电和储能容量的方差系数；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源与储能容量联合优化方法，其特征在于，包括：基于预先获取的风电和光伏发电出力历史数据，利用时间序列建模法，分别生成模拟风电和光伏发电出力时间序列；将所述模拟风电和光伏发电出力时间序列，输入到预先构建的新能源与储能容量联合确定模型中进行模拟，得到若干个风电、光伏发电和储能的容量；通过对所述若干个风电、光伏发电和储能的容量进行收敛，确定风电、光伏发电和储能的最优容量进行新能源与储能容量的联合优化；其中，所述新能源与储能容量联合确定模型，以风电、光伏和储能的总投资成本最小为目标函数，以中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡为约束构建。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，新能源与储能容量联合确定模型的构建，包括：以模拟风电和光伏发电出力时间序列为输入，以若干个风电、光伏发电和储能的容量为输出，以风电、光伏和储能的总投资成本最小为目标函数，以中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡为约束条件，构建新能源与储能容量联合确定模型；其中，中长期风电、光伏和储能的时序电力平衡的约束条件，包括：风电和光伏装机容量范围约束、风电和光伏发电功率范围约束、风电和光伏可信出力约束、风电和光伏发电量占比约束、风电和光伏利用率约束、常规电源出力范围约束、常规电源开机容量上下限约束、储能储电量平衡约束、储能储电量范围约束、储能充放电功率范围约束、储能发电装机范围约束、储能容量范围约束、区域负荷平衡约束、全电网备用容量约束、区域备用容量约束和区域间联络线传输容量约束。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，风电、光伏和储能的总投资成本最小的目标函数，按下式表示：式中，F为风电、光伏和储能的总投资成本，为区域n的风电装机容量，为区域n的光伏装机容量，为区域n第b个储能的发电装机，为区域n第b个储能的容量，为区域n风电的单位装机容量投资成本，为区域n光伏的单位装机容量投资成本，为区域n第b个储能的单位发电装机投资成本，为区域n第b个储能的单位容量投资成本，N为区域总数，B
n
为区域n的储能数量。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风电和光伏可信出力约束，按下式表示：4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风电和光伏可信出力约束，按下式表示：式中，为区域n第s周第t时段的风电可信出力，为区域n第s周第t时段的
光伏可信出力，为区域n的风电装机容量，为区域n的光伏装机容量，为区域n风电在第s周第t时段的归一化理论出力，为区域n光伏发电在第s周第t时段的归一化理论出力，为区域n风电的预测误差，为区域n光伏的预测误差；所述风电和光伏发电量占比约束，按下式表示：式中，N为区域总数，T为每周时段数量，S为周数量，为区域n第s周第t时段的风电出力，为区域n第s周第t时段的光伏出力，为区域n第s周第t时段的用电负荷，α为新能源最低电量占比；所述风电和光伏利用率约束，按下式表示：式中，β为新能源最大弃电率；所述储能储电量平衡约束，按下式表示：式中，为区域n第b个储能在第s周第t时段的储电量，为区域n第b个储能在第s周第t时段的充放电功率，Δt为单位优化时段长度；所述区域负荷平衡约束，按下式表示：式中，为区域n第g个常规电源在第s周第t时段的出力，G
n
为区域n常规电源的数量，B
n
为区域n的储能数量，为区域n与区域m间联络线在第s周第t时段的输电功率；所述全电网备用容量约束，按下式表示：式中，为区域n第g个常规电源在第s周的开机容量，为区域n第b个储能在第s周第t时段的最大放电功率系数，为区域n第b个储能的发电装机，P
r
(s,t)为全电网在第s周第t时段的备用需求；所述区域备用容量约束，按下式表示：式中，为区域n在第s周第t时段的备用需求。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风电和光伏装机容量范围约束，依据区
域风电和光伏装机容量的上下限确定；所述风电和光伏发电功率范围约束，依据风电和光伏理论最大发电功率确定；所述常规电源出力范围约束，以常规电源的开机容量为上限，以常规电源的开机容量与最小出力系数的乘积为下限确定；所述常规电源开机容量上下限约束，依据常规电源开机容量的上下限确定；所述储能储电量范围约束，以储能容量与储能最大储电量系数的乘积为上限，以储能容量与储能最小储电量系数的乘积为下限确定；所述储能充放电功率范围约束，以储能发电装机与储能最大放电功率系数的乘积为上限、以储能发电装机与储能最大充电功率系数为下限确定；所述储能发电装机范围约束，依据储能发电装机的上下限确定；所述储能容量范围约束，依据储能容量的上下限确定；所述区域间联络线传输容量约束，依据区域间联络线输电功率的上下限确定。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述若干个风电、光伏发电和储能的容量进行收敛，确定风电、光伏发电和储能的最优容量，包括：基于若干个风电、光伏发电和储能的容量，分别对风电、光伏发电和储能容量的方差进行计算，并确定风电、光伏发电和储能容量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李驰，张金平，刘纯，黄越辉，礼晓飞，刘思扬，郭琳润，桑桢城，王晓蓉，孟娜，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：