基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法技术方案

本申请涉及一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法，包括：对历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL分解，得到以天、星期和年为周期分量的出力和需求分量；利用预设的聚类算法从MSTL分解得到的天、星期和年为周期分量中筛选出多个代表日、多个代表星期和代表年，确定所有设备的能量转换方程及功率平衡方程；基于预设的设备能量与功率特性约束条件、预设的设备能量与功率上限约束条件和预设的成本条件，利用多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程对多能源系统季节性储能进行规划。由此，解决了相关技术中在提前规划多能源系统的建设时，未从多时间尺度对多能源系统进行综合考虑等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法


[0001]本申请涉及多能源系统规划
，特别涉及一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法。

技术介绍

[0002]能源系统的低碳化至关重要。随着电力系统新能源的渗透率逐渐提高，由于以风电和光伏为代表的新能源其输出功率具有较大的波动性与不确定性，因此如何在高可再生能源比例的背景下保证能源系统的安全经济运行成为了一大挑战。
[0003]多能源系统作为一种耦合多种能源形式的技术，可以有效地将电、热、气、氢等多种能源系统联系在一起，灵活转化各种能源形式进行存储和使用，从而提升系统整体的灵活性与效率。为了使多能源系统达到低碳、经济的目的，有必要从投资成本、运行成本、碳排放量等因素提前规划多能源系统的建设。
[0004]由于包括用户的用热需求以及可再生能源的出力在内的源和负荷同时具有日、周、年的周期性，相关技术中，在规划多能源系统的建设时未从多时间尺度对多能源系统综合考虑，无法使多能源系统达到低碳、经济的目的。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法，解决了相关技术中在提前规划多能源系统的建设时，未从多时间尺度对多能源系统进行综合考虑等问题，能够高效地考虑日、周、年时间尺度下多种能源形式的功率平衡，有助于在多能源系统规划中充分考虑季节性储能带来的优势。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法，包括以下步骤：获取历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求，并分别对所述历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL(Multiple Seasonal
‑
Trend decomposition using Loess，多周期季节性分解)分解，得到以天、星期和年为周期分量的出力和需求分量；利用预设的聚类算法从所述MSTL分解得到的天、星期和年为周期分量中筛选出多个代表日、多个代表星期和代表年，并基于所述多个代表日、所述多个代表星期和所述代表年，确定多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程；基于预设的设备能量与功率特性约束条件、预设的设备能量与功率上限约束条件和预设的成本条件，利用所述多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程对所述多能源系统季节性储能进行规划。
[0007]可选地，所述分别对所述历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL分解，包括：基于预设的MSTL分解策略，分别对光伏的出力、风电的出力和用户的电负荷进行MSTL分解，其中，所述预设的MSTL分解策略为：
[0008][0009][0010][0011][0012]其中，为热负荷，为电负荷，为光伏的出力，为风电的出力，e为电功率，H为热功率，SPV为光伏，WT为风电，t为时间，day为天，week为星期，year为年。
[0013]可选地，所述多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程包括：以日为周期的能量转换及功率平衡方程：
[0014][0015][0016][0017]以星期为周期的能量转换及功率平衡方程：
[0018][0019][0019][0020][0021]以年为周期的能量转换及功率平衡方程：
[0022][0023][0024]；
[0025]其中，为t
m
月份时，t
h
时刻时设备Dev的储存能量，t
h
,t
d
,t
m
,t
s
分别为以小时，天，月，季节作为单位的决策变量，j为能量介质，e为电功率，H为热功率，H2为氢气，gas
为天然气，为设备储存能量的日折损系数，分别为设备在每小时的决策尺度下通过j种介质进行充能的功率和效率，分别为设备在每小时的决策尺度下通过j种介质进行放能的功率和效率，Δt
h
为一小时的时间间隔，为各个设备储能功率、为放能功率、为购买的功率、为售出的功率、为用户的负荷，为t
d
天时，t
s
季节时设备Dev的储存能量，分别为设备通过j种介质在每天的决策尺度下进行充能的功率和效率，分别为设备通过j种介质在每天的决策尺度下进行放能的功率和效率，为t
m
月份时设备Dev的储存能量，分别为设备通过j种介质在每月的决策尺度下进行充能的功率和效率，分别为设备通过j种介质在每月的决策尺度下进行放能的功率和效率，Δt
d
和Δt
m
分别为一天和一个月的时间间隔。
[0026]可选地，所述预设的设备能量与功率特性约束条件为：
[0027]A[E
Dev
P
Dev
]T
＝0；
[0028]其中，E
Dev
为设备储存的能量，P
Dev
为设备的功率。
[0029]可选地，所述预设的设备能量与功率上限约束条件包括：以日为周期分量的运行时的约束方程：
[0030][0031][0032][0033][0034]或者，以日为周期和以星期为周期分量运行时的约束方程：
[0035][0036][0037][0038][0039]或者，以日为周期、以星期为周期、以年为周期分量运行时的约束方程：
[0040][0041][0042][0043][0044]其中，分别为设备Dev在t
m
月份对应的代表日的t
h
小时在第j种能量方面的充能和放能，分别为充能和放能过程是否进行的0
‑
1整数变量，分别为设备Dev在t
s
季节对应的代表周的t
d
天在第j种能量方面的充能和放能，分别表示设备Dev在预设年内对应的代表月的t
m
月在第j种能量方面的充能和放能。
[0045]可选地，所述预设的成本条件为：
[0046]min C
inv
+C
oper
+C
emis
；
[0047]其中，C
inv
为年化投资成本，C
oper
为运行成本，C
emis
为总排碳成本。
[0048]本申请第二方面实施例提供一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划装置，包括：第一分解模块，用于获取历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求，并分别对所述历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL分解，得到以天、星期和年为周期分量的出力和需求分量；第二分解模块，用于利用预设的聚类算法从所述MSTL分解得到的天、星期和年为周期分量中筛选出多个代表日、多个代表星期和代表年，并基于所述多个代表日、所述多个代表星期和所述代表年，确定多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程；规划模块，用于基于预设的设备能量与功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多周期季节性分解的多能源系统季节性储能规划方法，其特征在于，包括以下步骤：获取历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求，并分别对所述历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL分解，得到以天、星期和年为周期分量的出力和需求分量；利用预设的聚类算法从所述MSTL分解得到的天、星期和年为周期分量中筛选出多个代表日、多个代表星期和代表年，并基于所述多个代表日、所述多个代表星期和所述代表年，确定多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程；基于预设的设备能量与功率特性约束条件、预设的设备能量与功率上限约束条件和预设的成本条件，利用所述多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程对所述多能源系统季节性储能进行规划。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对所述历史的新能源出力、用户的用电需求和用力需求进行MSTL分解，包括：基于预设的MSTL分解策略，分别对光伏的出力、风电的出力和用户的电负荷进行MSTL分解，其中，所述预设的MSTL分解策略为：分解，其中，所述预设的MSTL分解策略为：分解，其中，所述预设的MSTL分解策略为：分解，其中，所述预设的MSTL分解策略为：其中，为热负荷，为电负荷，为光伏的出力，为风电的出力，e为电功率，H为热功率，SPV为光伏，WT为风电，t为时间，day为天，week为星期，year为年。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多能源系统中所有设备的能量转换方程及功率平衡方程包括：以日为周期的能量转换及功率平衡方程：以日为周期的能量转换及功率平衡方程：以日为周期的能量转换及功率平衡方程：以星期为周期的能量转换及功率平衡方程：
以年为周期的能量转换及功率平衡方程：以年为周期的能量转换及功率平衡方程：以年为周期的能量转换及功率平衡方程：；其中，为t
m
月份时，t
h
时刻时设备Dev的储存能量，t
h
,t
d
,t
m
,t
s
分别为以小时，天，月，季节作为单位的决策变量，j为能量介质，e为电功率，H为热功率，H2为氢气，gas为天然气，为设备储存能量的日折损系数，分别为设备在每小时的决策尺度下通过j种介质进行充能的功率和效率，分别为设备在每小时的决策尺度下通过j种介质进行放能的功率和效率，Δt
h
为一小时的时间间隔，为各个设备储能功率、为放能功率、为购买的功率、为售出的功率、为用户的负荷，为t
d
天时，t
s
季节时设备Dev的储存能量，分别为设备通过j种介质在每天的决策尺度下进行充能的功率和效率，分别为设备通过j种介质在每天的决策尺度下进行放能的功率和效率，为t
m
月份时设备Dev的储存能量，分别为设备通过j种介质在每月的决策尺度下进行充能的功率和效率，分别为设备通过j种介质在每月的决策尺度下进行放能的功率和效率，Δt
d
和Δt
m
分别为一天和一个月的时间间隔。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的设备能量与功率特性约束条件为：A[E
Dev
P
Dev
]
T
＝0；
其中，E
Dev
为设备储存的能量，P
Dev
为设备的功率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：马佳豪，张宁，郑怀华，钱伟杰，姜海洋，张冲标，杜尔顺，王鹏，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：