面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法及系统。针对储能系统，分别从新能源侧、电网侧和负荷侧建立投资阶段成本模型和运行阶段的成本

【技术实现步骤摘要】
面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统规划
，具体涉及一种面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法及系统。

技术介绍

[0002]能源出力的随机性、波动性与间歇性特点决定了其实际出力只能服从统计规律而无法精确预测。由于风力和太阳能发电具有很强的随机性和波动性等特点，这将会造成风光出力频繁波动，可靠性差，给电网负荷预测、调峰、调频、调压等方面带来巨大挑战。新能源接入电网的形式多样，大规模并网、分布式并网与光伏入户接入方式并存，空间上高、中、低压多层级分布的新能源与随机的负荷相互叠加，使得电网的运行方式极其复杂。因此，大规模的风力和光伏发电会给电力系统运行带来一些新的问题，同时其随机性和弱的可调性也给电力系统稳定运行和优化调度带来新的挑战。
[0003]储能系统具有快速充放电响应特性和时序能量调节作用，能增加系统的调峰、调频能力，解决现有困境。储能作为增加系统运行灵活性、促进高比例新能源消纳的核心手段，将在集中发电端和负荷端资源，缓冲可再生能源波动、助力系统备用与用能协调互补等手段。储能载体灵活多样，多类型储能容量深度挖掘、协调配合，将有助于新能源消纳和系统安全经济运行。因此，面向高比例新能源消纳，亟需探索储能系统的规划设计技术对促进新能源消纳、提升电网运行安全等方面具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上提升储能系统规划及运行效率，提高可再生能源利用率，促进电网安全、经济、有效运行。
[0005]一方面，本专利技术提出了一种面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，所述方法包括：
[0006]针对储能系统，分别从新能源侧、电网侧和负荷侧建立投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型；
[0007]基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求，分别结合各侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立各侧对应储能规划优化问题的目标函数；
[0008]将各侧对应储能规划优化问题的目标函数进行加权求和，构建源网荷三侧储能系统协同规划模型的总目标函数，求解该模型实现储能系统优化配置。
[0009]进一步地，所述针对储能系统，分别从新能源侧、电网侧和负荷侧建立投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，包括：
[0010]针对所述新能源侧，根据储能初始安装成本、储能更换成本和储能系统回收残值建立第一投资阶段成本模型，以及根据新能源消纳收益和新能源越限惩罚建立第一运行阶段的成本
‑
收益模型；
[0011]针对所述电网侧，根据各安装储能的电网节点建立第二投资阶段成本模型，以及
根据储能峰时放电收益和储能谷时充电成本建立第二运行阶段的成本
‑
收益模型；
[0012]针对所述负荷侧，根据储能初始安装成本、储能更换成本和储能系统回收残值建立第三投资阶段成本模型，以及根据储能峰谷套利收益建立第三运行阶段的成本
‑
收益模型。
[0013]进一步地，所述第一投资阶段成本模型的公式表示为：
[0014][0015]式中：C
ES.a
表示新能源侧储能初始安装成本折算至等年值；C
rep.a
表示新能源侧储能更换成本；B
rec.a
表示新能源侧储能系统回收残值等年值。
[0016]所述第一运行阶段的成本
‑
收益模型为计及新能源越限惩罚的新能源消纳收益模型，公式表示为：
[0017][0018]式中：ρ
RE
为新能源上网电价；P
RE
(t)、P
ES
(t)分别表示新能源和储能在t时刻的出力，P
ES
(t)＞0表示储能放电，P
ES
(t)＜0表示储能充电；P
ES&ES
(t)表示新能源和储能在t时刻的总出力。
[0019]进一步地，所述第二投资阶段成本模型的公式表示为：
[0020][0021]式中：表示节点i的储能投资成本；表示电网中储能安装的备选节点集合；
[0022]所述第二运行阶段的成本
‑
收益模型为：
[0023][0024]式中：表示电网侧储能消纳新能源的收益；ρ
RE
表示新能源上网电价；表示电网侧储能提升的新能源消纳量。
[0025]进一步地，所述第三投资阶段成本模型的公式表示为：
[0026][0027]式中：C
′
ES.a
表示负荷侧储能初始安装成本折算至等年值；C
′
rep.a
表示负荷侧储能更换成本；B
′
rec.a
表示负荷侧储能系统回收残值等年值。
[0028]所述第三运行阶段的成本
‑
收益模型的公式表示为：
[0029][0030]式中：表示负荷侧储能消纳新能源的收益；ρ(t)表示t时刻的电价；表示负荷侧储能提升的新能源消纳量。
[0031]进一步地，所述基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求，分别结合各侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立各侧对应储能规划优化问题的目标函数，包括：
[0032]基于所述新能源侧的储能任务需求，结合所述新能源侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立所述新能源侧对应储能规划优化问题的第一目标函数，公式表示为：
[0033][0034]所述第一目标函数的约束条件包括储能功率约束和储能电量上下限约束，其中，所述储能功率约束的公式表示为：
[0035][0036]所述储能电量上下限约束的公式表示为：
[0037][0038]式中C
inv.a
表示所述新能源侧储能系统的投资成本等年值；C
pen.a
表示新能源越限惩罚；B
RE.a
表示储能运行后提高新能源的消纳收益；表示储能的额定功率；表示储能额定容量；表示储能可用功率的上下限；分别表示日内新能源出力上下限；P
ES
(t)、P
ES
(t)分别表示新能源和储能在t时刻的出力，P
ES
(t)＞0表示储能放电，P
ES
(t)＜0表示储能充电；E(t)表示t时刻储能电量；E(t
‑
1)为储能的上一时刻容量；η
ch
表示储能的充电效率；η
dc
表示储能的放电效率。
[0039]进一步地，所述基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求，分别结合各侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立各侧对应储能规划优化问题的目标函数，包括：
[0040]基于所述电网侧的储能任务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述方法包括：针对储能系统，分别从新能源侧、电网侧和负荷侧建立投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型；基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求，分别结合各侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立各侧对应储能规划优化问题的目标函数；将各侧对应储能规划优化问题的目标函数进行加权求和，构建源网荷三侧储能系统协同规划模型总目标函数，求解该总目标函数实现储能系统优化配置。2.如权利要求1所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述针对储能系统，分别从新能源侧、电网侧和负荷侧建立投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，包括：针对所述新能源侧，根据储能初始安装成本、储能更换成本和储能系统回收残值建立第一投资阶段成本模型，以及根据新能源消纳收益和新能源越限惩罚建立第一运行阶段的成本
‑
收益模型；针对所述电网侧，根据各安装储能的电网节点建立第二投资阶段成本模型，以及根据储能峰时放电收益和储能谷时充电成本建立第二运行阶段的成本
‑
收益模型；针对所述负荷侧，根据储能初始安装成本、储能更换成本和储能系统回收残值建立第三投资阶段成本模型，以及根据储能峰谷套利收益建立第三运行阶段的成本
‑
收益模型。3.如权利要求2所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述第一投资阶段成本模型的公式表示为：式中：表示新能源侧储能初始安装成本折算至等年值；C
rep.a
表示新能源侧储能更换成本；B
rec.a
表示新能源侧储能系统回收残值等年值。所述第一运行阶段的成本
‑
收益模型为计及新能源越限惩罚的新能源消纳收益模型，公式表示为：式中：ρ
RE
为新能源上网电价；P
ES
(t)、P
ES
(t)分别表示新能源和储能在t时刻的出力，P
ES
(t)＞0表示储能放电，P
ES
(t)＜0表示储能充电；P
RE&ES
(t)表示新能源和储能在t时刻的总出力。4.如权利要求2所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述第二投资阶段成本模型的公式表示为：式中：表示节点i的储能投资成本；表示电网中储能安装的备选节点集合。
所述第二运行阶段的成本
‑
收益模型公式表示为：式中：表示电网侧储能消纳新能源的收益；ρ
RE
表示新能源上网电价；表示电网侧储能提升的新能源消纳量。5.如权利要求2所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，所述第三投资阶段成本模型的公式表示为：式中：C
′
ES.a
表示负荷侧储能初始安装成本折算至等年值；C
′
rep.a
表示负荷侧储能更换成本；B
′
rec.a
表示负荷侧储能系统回收残值等年值。所述第三运行阶段的成本
‑
收益模型的公式表示为：式中：表示负荷侧储能消纳新能源的收益；ρ(t)表示t时刻的电价；表示负荷侧储能提升的新能源消纳量。6.如权利要求1所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求，分别结合各侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立各侧对应储能规划优化问题的目标函数，包括：基于所述新能源侧的储能任务需求，结合所述新能源侧的投资阶段成本模型和运行阶段的成本
‑
效益模型，建立所述新能源侧对应储能规划优化问题的第一目标函数，公式表示为：所述第一目标函数的约束条件包括储能功率约束和储能电量上下限约束，其中，所述储能功率约束的公式表示为：所述储能电量上下限约束的公式表示为：式中：C
inv.a
表示所述新能源侧储能系统的投资成本等年值；C
pen.a
表示新能源越限惩罚；B
RE.a
表示储能运行后提高新能源的消纳收益；表示储能的额定功率；表示储能额定容量；表示储能可用功率的上下限；分别表示日内新能源出力上下限；P
RE
(t)、P
ES
(t)分别表示新能源和储能在t时刻的出力，P
ES
(t)＞0表示储能放电，P
ES
(t)＜0表示储能充电；E(t)表示储能电量；E(t
‑
1)为储能的上一时刻容量；η
ch
表示储能
的充电效率；η
dc
表示储能的放电效率。7.如权利要求1所述的面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法，其特征在于，所述基于新能源侧、电网侧和负荷侧的储能任务需求...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉明，朱刘柱，张辉，吴晓鸣，马静，王绪利，凌孺，程啸，徐冉，杨贺钧，王井寅，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：