一种新能源场站配置储能效益评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源场站配置储能效益评估方法及系统，采用两种解决方案缓解可再生能源利用与设备拥挤之间的矛盾；为了比较可再生能源的利用率和电网的投资成本，比较提高相同可再生能源利用率的情况下，扩展关键输变电设备和配置储能系统的成本，为可再生能源与输变电投资的协调发展提出建议；测试系统用于比较一些输变拥挤的可再生能源场站的设备扩展和储能系统配置两种方案效益，并根据提出的指标选择合适的方案；具有很好的并行计算潜力，能够充分利用硬件设备的计算资源，能够进行合理有效的储能配置效益分析，尤其突出高比例新能源电力系统中新能源场站配置储能的效益指标，非常适合用于分析高比例新能源电力系统中储能配置的效益作用。统中储能配置的效益作用。统中储能配置的效益作用。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源场站配置储能效益评估方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统规划评估
，具体涉及一种新能源场站配置储能效益评估方法及系统。

技术介绍

[0002]高比例新能源加入的背景下，具有随机性与波动性特征的新能源发电使得电力系统运行面临经济性与安全性的挑战，当系统调节能力不足时就会出现弃风弃光现象造成清洁发电资源浪费，给运行经济性带来负面影响。由于可再生能源产量波动较大，净负荷峰谷差进一步加剧，系统调峰和可再生能源利用面临巨大挑战。而配置储能系统来缓解可再生能源的快速发展与调峰能力不足之间的矛盾是一种可行的方法。一方面，储能系统可以降低峰值并填充谷值。当负荷较低时，可再生能源的输出可能处于高峰时期，储能系统可以存储剩余的电能，提高可再生能源的利用能力，避免对可再生能源的削减。在高峰期间，储能系统放电起到了支撑作用，在一定程度上避免了电力短缺。另一方面，储能系统可以缓解拥堵问题，减少关键新能源场站过载导致的限电，并优化潮流分布，提高电力系统的安全稳定运行。储能系统是解决电力供需时空不匹配的典型方法，储能系统也是解决可再生能源利用问题和缓解输变电拥挤问题的有效方法，可以通过移动峰值负载将能量从可再生能源功率限制期转移到负载峰值期。储能系统应用于可再生能源利用，主要集中在抑制输出波动、降低系统成本、参与潮流调节、减少可再生能源减少损失和减少电池寿命损失。目前，储能系统仍然是一种相对昂贵的灵活监管资源。在高比例新能源接入的背景下，可再生能源发电的高度不确定性使得输电网潮流更加复杂多变，急需配置储能系统以缓解突发的线路过载与阻塞情况。因此对高比例新能源电力系统进行储能配置时，有必要进一步分析新能源场站配置储能的效益指标，得到其中的利弊关系，为系统规划运行提供一定的指导。

技术实现思路

[0003]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，提供一种新能源场站配置储能效益评估方法及系统，在高比例新能源电力系统储能配置中进行效益分析，以便于通过运行模拟计算结果进行新能源场站配置储能的指导，用于解决系统突发的线路过载和线路阻塞的技术问题。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种新能源场站配置储能效益评估方法，包括以下步骤：
[0006]构建包含储能系统的中长期运行模拟模型；
[0007]将电力系统基本技术数据输入中长期运行模拟模型中进行中长期运行模拟计算，分别计算扩展设备和配置储能两种投资方案；
[0008]基于扩展设备和配置储能两种投资方案，挑选过载输变电设备并开展效益分析，确定利用指标和系统可再生能源相关指标，并从源、网、储三个方面评估投资方案对电力系统利用率和缓解设备拥塞的贡献。
[0009]具体的，包含储能系统的中长期运行模拟模型的目标函数为：
[0010][0011]其中，ND/ND
T
/NS/NS
D
为运行模拟时间尺度所包含的日数/每日包含的小时数/库容式水电调度周期数/每调度周期包含的日数，Ω
TG
/Ω
R
/Ω
NEG
为系统火电机组/水库/新能源机组的集合，为水库j包含的库容式水电机组的集合；为火电机组i的燃料成本/启动成本/关停成本，为火电机组i在k日的是否进行启动/关停的指示变量，为库容式水电机组在调度周期内的预测可用发电量/实际发电量，为新能源机组的预测出力/实际发电量，β
H
/β
NE
为库容式水电机组/新能源机组单位弃资源量成本。
[0012]进一步的，包含储能系统的中长期运行模拟模型的约束条件包括储能系统的运行约束条件，各类型机组运行约束条件和系统运行约束条件。
[0013]更进一步的，储能系统的运行约束条件包括：
[0014]储能充放电功率约束
[0015][0016]储能电量约束
[0017][0018]储能周期调节电量约束
[0019][0020]储能充放电状态逻辑约束
[0021][0022]其中，Ω
ESS
为系统储能集合，为储能i的最大充/放电功率，为储能i在时刻t的充/放电状态变量，T为时间长度，为储能i在t时刻的充/放电功率，为储能i在时刻t的储电量，为储能i的最大/小储电量，为储能i的充/放效率，为储能i在时刻t+1的储电量，为储能电量调节周期，为储能i调节周期初始电量，￥为自然数集合。
[0023]更进一步的，各类型机组运行约束条件包括：
[0024]火电机组燃料成本的线性化约束
[0025][0026]火电机组状态逻辑约束
[0027][0028][0029]火电机组出力约束
[0030][0031]水电机组约束
[0032][0033][0034]新能源机组约束
[0035][0036][0037]其中，LK
i,s
/LB
i,s
为火电机组燃料消耗特性曲线线性化段的斜率/截距参数，为第k天火电机组i的实际发电量，M为火电机组燃料消耗曲线的线性化分段数，为火电机组i对第l条输电线路的转移分布因子，ND
T
为运行模拟每日包含的小时数，Ω
TG
为系统火电机组的集合，为火电机组i在t
‑
1时刻的运行的状态变量，T为时间长度，为火电机组i是否在第k天运行/启动/关闭的状态变量，P
iTG,min
为火电机组i的最小输出，为火电机组i在第k天的出力，P
iTG,max
为火电机组i的最大输出，为第k天水电机组i的实际发电量，为水力发电机组的预测可用发电量，P
iH,min
为水电机组i的最小输出，P
iH,max
为水电机组i的最大输出，Ω
HG
为系统库容式水电机组的集合，为水库j包含的库容式水电机组的集合，NS
D
为运行模拟每调度周期包含的日数，为库容式水电机组在调度周期内的实际发电量，Ω
R
为系统水库的集合，NS为运行模拟库容式水电调度周期数，为第k天新能源机组i的实际发电量，为新能源机组的调度期/预测产量，P
iNE,min
为新能源机组i的最小输出，P
iNE,max
为新能源机组i的最大输出，Ω
NEG
为系统新能源机组的集合。
[0038]更进一步的，系统运行约束条件包括：
[0039]系统日电量平衡约束
[0040][0041]负荷备用约束
[0042][0043][0044]传输容量约束
[0045][0046]其中，Ω
TL
/Ω
D
为联络线/负载的集合，为第k天火电机组/水电机组/新能源机组/联络线/负荷i的实际发电量，α
UL
/α
DL
为系统的上/下负荷备用系数，Ω
TG
为系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源场站配置储能效益评估方法，其特征在于，包括以下步骤：构建包含储能系统的中长期运行模拟模型；将电力系统基本技术数据输入中长期运行模拟模型中进行中长期运行模拟计算，分别计算扩展设备和配置储能两种投资方案；基于扩展设备和配置储能两种投资方案，挑选过载输变电设备并开展效益分析，确定利用指标和系统可再生能源相关指标，并从源、网、储三个方面评估投资方案对电力系统利用率和缓解设备拥塞的贡献。2.根据权利要求1所述的新能源场站配置储能效益评估方法，其特征在于，包含储能系统的中长期运行模拟模型的目标函数为：其中，ND/ND
T
/NS/NS
D
为运行模拟时间尺度所包含的日数/每日包含的小时数/库容式水电调度周期数/每调度周期包含的日数，Ω
TG
/Ω
R
/Ω
NEG
为系统火电机组/水库/新能源机组的集合，为水库j包含的库容式水电机组的集合；为火电机组i的燃料成本/启动成本/关停成本，为火电机组i在k日的是否进行启动/关停的指示变量，为库容式水电机组在调度周期内的预测可用发电量/实际发电量，为新能源机组的预测出力/实际发电量，β
H
/β
NE
为库容式水电机组/新能源机组单位弃资源量成本。3.根据权利要求2所述的新能源场站配置储能效益评估方法，其特征在于，包含储能系统的中长期运行模拟模型的约束条件包括储能系统的运行约束条件，各类型机组运行约束条件和系统运行约束条件。4.根据权利要求3所述的新能源场站配置储能效益评估方法，其特征在于，储能系统的运行约束条件包括：：储能充放电功率约束：储能电量约束：储能周期调节电量约束：储能充放电状态逻辑约束：
其中，Ω
ESS
为系统储能集合，为储能i的最大充/放电功率，为储能i在时刻t的充/放电状态变量，T为时间长度，为储能i在t时刻的充/放电功率，为储能i在时刻t的储电量，为储能i的最大/小储电量，为储能i的充/放效率，为储能i在时刻t+1的储电量，为储能电量调节周期，为储能i调节周期初始电量，￥为自然数集合。5.根据权利要求3所述的新能源场站配置储能效益评估方法，其特征在于，各类型机组运行约束条件包括：火电机组燃料成本的线性化约束：火电机组状态逻辑约束：火电机组状态逻辑约束：火电机组出力约束：水电机组约束：水电机组约束：新能源机组约束：新能源机组约束：其中，LK
i,s
/LB
i,s
为火电机组燃料消耗特性曲线线性化段的斜率/截距参数，为第k天火电机组i的实际发电量，M为火电机组燃料消耗曲线的线性化分段数，为火电机组i对第l条输电线路的转移分布因子，ND
T
为运行模拟每日包含的小时数，Ω
TG
为系统火电机组的集合，为火电机组i在t
‑
1时刻的运行的状态变量，T为时间长度，为火电机组i是否在第k天运行/启动/关闭的状态变量，P
iTG,min
为火电机组i的最小输出，为火电机组i在第k天的出力，P
iTG,max
为火电机组i的最大输出，为第k天水电机组i的实际发电量，为水力发电机组的预测可用发电量，P
iH,min
为水电机组i的最小输出，P
iH,max
为水电机组i的最大输出，Ω
HG
为系统库容式水电机组的集合，为水库j包含的库容式水电机组的集合，NS
D
为运行模拟每调度周期包含的日数，为库容式水电机组在调度周期内的
实际发...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓娇娇，陈洁，梁金冰，任强玉，王建学，王凯凯，郑晓明，荆永明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：