一种电力系统的储能规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统的储能规划方法，方法包括根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，并根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件；根据风电出力的历史数据和基于范数考虑的风电出力不确定性，构建风电出力不确定集；通过目标函数、约束条件和风电出力不确定集，建立分布式鲁棒储能规划模型；通过列和约束生成算法对分布式鲁棒规划模型进行求解，获得最优储能规划方案，并根据最优储能规划方案进行电力系统的储能。本实施例实现了分布式鲁棒储能规划，提高储能规划的效果及鲁棒性。提高储能规划的效果及鲁棒性。提高储能规划的效果及鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统的储能规划方法


[0001]本专利技术涉及储能规划领域，尤其涉及一种电力系统的储能规划方法。

技术介绍

[0002]能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。随着环境与气候危机受到越来越多的关注，在过去的几十年里，许多国家开始大规模发展可再生能源发电，进行能源转型。在“双碳”背景下，我国电力系统将进入年度新增装机以新能源为主的新阶段，新能源高渗透率给电力电量平衡问题带来了严峻的挑战。
[0003]电池储能作为一种灵活的资源，可以参与电力系统调峰、调频、紧急功率支撑等多种应用场景中，提供多种服务，有利于提高电力系统的灵活性并且促进可再生能源的高效消纳。然而，储能行业仍处于起步阶段，高昂的投资成本限制了它的应用，目前的储能规划方案没有将新能源的各种影响因素及不确定性因素考虑在其中，导致电力系统的储能规划效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电力系统的储能规划方法，实现分布式鲁棒储能规划，提高储能规划的效果及鲁棒性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种电力系统的储能规划方法，包括：
[0006]根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，并根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件；
[0007]根据风电出力的历史数据和基于范数考虑的风电出力不确定性，构建风电出力不确定集；
[0008]通过目标函数、约束条件和风电出力不确定集，建立分布式鲁棒储能规划模型；
[0009]通过列和约束生成算法对分布式鲁棒规划模型进行求解，获得最优储能规划方案，并根据最优储能规划方案进行电力系统的储能。
[0010]实施本专利技术实施例，根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，并根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件；根据风电出力的历史数据和基于范数考虑的风电出力不确定性，构建风电出力不确定集；通过目标函数、约束条件和风电出力不确定集，建立分布式鲁棒储能规划模型；通过列和约束生成算法对分布式鲁棒规划模型进行求解，获得最优储能规划方案，并根据最优储能规划方案进行电力系统的储能。该分布式鲁棒规划模型是一个混合整数线性规划问题，通过采用列和约束生成算法(CCG)求解该模型可获得储能的规划方案，构建考虑新能源不确定性的储能优化规划模型，得到最优储能规划方案，实现分布式鲁棒储能规划，提高电力系统储能规划的效果及鲁棒性。
[0011]作为优选方案，根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，具体为：
[0012]根据储能单位投资成本、储能配置、贴现率和储能使用寿命年限，得到储能等效年投资成本；
[0013]根据常规机组输出功率、启停机成本和风电机组弃电功率，得到电力系统日运行成本；
[0014]以储能等效年投资成本和电力系统日运行成本的取值最小为目的，构建目标函数，具体为：
[0015]min(C
inv
+τC
op
)
[0016]其中，C
inv
为储能等效年投资成本；C
op
为电力系统日运行成本；τ为投资运行成本系数。
[0017]作为优选方案，根据储能单位投资成本、储能配置、贴现率和储能使用寿命年限，得到储能等效年投资成本，具体为：
[0018][0019][0020]其中，C
inv
为储能等效年投资成本，C
E
为储能单位容量的投资成本；C
P
为储能单位功率的投资成本；P
irated
为节点i处储能配置功率；分别为节点i处储能配置容量；r为贴现率；T
life
为储能使用寿命年限；δ为等价年投资成本的换算系数。
[0021]作为优选方案，根据常规机组输出功率、启停机成本和风电机组弃电功率，得到电力系统日运行成本，具体为：
[0022][0023]其中，C
op
为电力系统日运行成本；a
g
为常规机组的第一燃料成本系数；b
g
为常规机组的第二燃料成本系数；c
g
为常规机组的第三燃料成本系数；P
g,t
是常规机组g在t时刻的输出功率；为启动成本；为停机成本；ΔP
w,t
为风电机组w在t时刻的弃电功率；c
w
为弃风惩罚系数。
[0024]作为优选方案，根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件，具体为：
[0025]根据储能配置，构建储能投建约束，公式为：
[0026][0027]0≤P
irated
≤ζ
i
P
imax
[0028][0029][0030]其中，ζ
i
为节点i配置储能的二元变量；Φ为允许安装的储能最大数量；P
irated
为节
点i处储能配置功率；P
imax
为储能配置功率最大值；为节点i处储能配置容量；为储能配置容量最大值；C
E
为储能单位容量的投资成本；C
P
为储能单位功率的投资成本；C
max
为储能总的投资预算；
[0031]通过满足最小最大出力限制以及爬坡约束，构建常规机组运行约束，公式为：
[0032][0033][0034]其中，u
g,t
为常规机组g在t时刻的开机状态的二元变量；是常规机组g的最小输出功率；是常规机组g的最大输出功率；为向上爬坡的的出力限制；为向下爬坡的出力限制；P
g,t
是常规机组g在t时刻的输出功率；P
g,t
‑1是常规机组g在t
‑
1时刻的输出功率；
[0035]根据风力发电机组的出力不超过风力发电机组的预测功率，构建风力发电机组运行约束，公式为：
[0036][0037]其中，为风力发电机组w在t时刻的预测出力；P
w,i,t
是节点i处风电机组w在t时刻的输出功率；
[0038]根据储能充放电状态、储能充放电功率、充放电效率和储能荷电状态，构建储能运行约束，公式为：
[0039][0040][0041][0042][0043]E
i,0
＝E
i,T
[0044]其中，u
b,i,t
为储能充放电状态的二元变量；为节点i处储能的充电功率、为节点i处储能的放电功率；P
irated
为节点i处储能配置功率；E
i,t
为在t时刻的储能荷电状态；E
i,t
‑1为在t
‑
1时刻的储能荷电状态；η为充放电效率；为储能荷电状态的下限；为储能荷电状态的上限；
[0045]根据负荷有功需求、线路最大传输功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的储能规划方法，其特征在于，包括：根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，并根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件；根据风电出力的历史数据和基于范数考虑的风电出力不确定性，构建风电出力不确定集；通过所述目标函数、所述约束条件和所述风电出力不确定集，建立分布式鲁棒储能规划模型；通过列和约束生成算法对所述分布式鲁棒规划模型进行求解，获得最优储能规划方案，并根据所述最优储能规划方案进行电力系统的储能。2.如权利要求1所述的电力系统的储能规划方法，其特征在于，所述根据储能等效年投资成本和电力系统日运行成本，构建目标函数，具体为：根据储能单位投资成本、储能配置、贴现率和储能使用寿命年限，得到所述储能等效年投资成本；根据常规机组输出功率、启停机成本和风电机组弃电功率，得到所述电力系统日运行成本；以所述储能等效年投资成本和所述电力系统日运行成本的取值最小为目的，构建所述目标函数，具体为：min(C
inv
+τC
op
)其中，C
inv
为所述储能等效年投资成本；C
op
为所述电力系统日运行成本；τ为投资运行成本系数。3.如权利要求2所述的电力系统的储能规划方法，其特征在于，所述根据储能单位投资成本、储能配置、贴现率和储能使用寿命年限，得到所述储能等效年投资成本，具体为：成本、储能配置、贴现率和储能使用寿命年限，得到所述储能等效年投资成本，具体为：其中，C
inv
为所述储能等效年投资成本，C
E
为储能单位容量的投资成本；C
P
为储能单位功率的投资成本；P
irated
为节点i处储能配置功率；分别为节点i处储能配置容量；r为所述贴现率；T
life
为所述储能使用寿命年限；δ为等价年投资成本的换算系数。4.如权利要求2所述的电力系统的储能规划方法，其特征在于，所述根据常规机组输出功率、启停机成本和风电机组弃电功率，得到所述电力系统日运行成本，具体为：其中，C
op
为所述电力系统日运行成本；a
g
为常规机组的第一燃料成本系数；b
g
为所述常规机组的第二燃料成本系数；c
g
为所述常规机组的第三燃料成本系数；P
g,t
是常规机组g在t时刻的输出功率；为启动成本；为停机成本；ΔP
w,t
为风电机组w在t时刻的弃电功率；c
w
为弃风惩罚系数。
5.如权利要求3所述的电力系统的储能规划方法，其特征在于，所述根据储能投资配置和电力系统运行策略，构建约束条件，具体为：根据所述储能配置，构建储能投建约束，公式为：0≤P
irated
≤ζ
i
P
imaxmax
其中，ζ
i
为节点i配置储能的二元变量；Φ为允许安装的储能最大数量；P
irated
为所述节点i处储能配置功率；P
imax
为储能配置功率最大值；为所述节点i处储能配置容量；为储能配置容量最大值；C
E
为所述储能单位容量的投资成本；C
P
为所述储能单位功率的投资成本；C
max
为储能总的投资预算；通过满足最小最大出力限制以及爬坡约束，构建常规机组运行约束，公式为：通过满足最小最大出力限制以及爬坡约束，构建常规机组运行约束，公式为：其中，u
g,t
为常规机组g在t时刻的开机状态的二元变量；是所述常规机组g的最小输出功率；是所述常规机组g的最大输出功率；为向上爬坡的的出力限制；为向下爬坡的出力限制；P
g,t
是所述常规机组g在t时刻的输出功率；P
g,t
‑1是所述常规机组g在t
‑
1时刻的输出功率；根据风力发电机组的出力不超过所述风力发电机组的预测功率，构建风力发电机组运行约束，公式为：其中，为风力发电机组w在t时刻的预测出力；P
w,i,t
是节点i处所述风电机组w在t时刻的输出功率；根据储能充放电状态、储能充放电功率、充放电效率和储能荷电状态，构建储能运行约束，公式为：束，公式为：束，公式为：束，公式为：E
i,0
＝E
i,T
其中，u
b,i,t
为所述储能充放电状态的二元变量；为节点i处储能的充电功率、为节点i处储能的放电功率；P
irated
为节点i处储能配置功率；E
i,t
为在t时刻的储能荷电状态；
E
i,t
‑1为在t
‑
1时刻的储能荷电状态；η为所述充放电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨银国，陆秋瑜，谢平平，别朝红，陈玥，李更丰，林旭，李力，唐顺雨，胡骞文，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：