一种基于典型场景的跨省区储能配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于典型场景的跨省区储能配置方法及系统包括：收集电网数据与时序数据；利用基于所述时序数据以及改进轮廓系数的聚类算法提取跨省区储能配置典型场景；根据电网规划工作中确定的储能装置的安装地区和容量构建跨省区储能配置目标函数与跨省区储能配置约束条件；将所述跨省区储能配置目标函数和所述跨省区储能配置约束条件进行组合，构建跨省区储能配置数学模型并求解。本发明专利技术弥补了相关研究领域的空白，在规划工作中为跨省区大电网的储能规划提供详细指导，降低了跨省区大电网储能规划工作中的人力成本和计算成本，提升了储能规划工作的效率和精度。提升了储能规划工作的效率和精度。提升了储能规划工作的效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于典型场景的跨省区储能配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及储能优化配置的
，尤其涉及一种基于典型场景的跨省区储能配置方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来随着新型电力系统建设的加快推进，以风电、光伏为代表的新能源接入电网的比例不断提升，新能源渗透率逐年增高。由于风电、光伏的发电功率具有很强的随机性和波动性，电网电力电量平衡将出现严峻挑战，同时，如何进一步消纳新能源，充分利用风、光等可再生资源也成为新型电力系统发展的一道难题。储能的配置可以在一定程度上保障电网电力电量平衡，提升电网新能源消纳能力，是构建新型电力系统的重要步骤。
[0003]现有技术方案针对储能配置的研究主要分为基于典型场景的储能配置和基于时序生产模拟的储能配置。目前，基于典型场景的储能配置研究采用k
‑
means、层次聚类等聚类算法进行典型场景的提取，基于提取的典型场景进行储能配置方案的求解；基于时序生产模拟的储能配置研究通常难以求解问题对应的大规模混合整数优化模型，往往采用近似计算进行储能配置方案的求解。此外，现有技术方案的关注点集中在储能选址定容问题和单区域储能配置问题，通常设定经济性成本或新能源消纳率为目标，考虑功率平衡约束、机组运行约束、储能运行约束等约束条件建立数学优化模型进行求解。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术目的是提供一种基于典型场景的跨省区储能配置方法及系统，解决现有技术中，难以保证在一定时间内给出确定的储能配置方案、能配置方案的全局最优性难以保障、对典型场景的提取时代表性和有效性有限，储能配置优化较低以及无法适用于跨省区大电网的储能配置问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，包括：
[0008]收集电网数据与时序数据；
[0009]利用基于所述时序数据以及改进轮廓系数的聚类算法提取跨省区储能配置典型场景；
[0010]根据电网规划工作中确定的储能装置的安装地区和容量构建跨省区储能配置目标函数与跨省区储能配置约束条件；
[0011]将所述跨省区储能配置目标函数和所述跨省区储能配置约束条件进行组合，构建跨省区储能配置数学模型并求解；
[0012]根据所述跨省区储能配置数学模型的求解结果获得跨省区储能配置方案、各省区火电机组的经济运行方案和各省区储能的经济运行方案，完成基于典型场景的跨省区储能配置。
[0013]作为本专利技术所述的一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，其中：收集电网数据与时序数据包括，
[0014]所述电网数据包括各省区电网的风电机组、光伏机组、火电机组的位置信息、成本信息和限值信息以及各省区电网间直流联络线的位置信息和限值信息；
[0015]所述时序数据包括各省区电网风机发电功率、光伏发电功率和负荷功率全年的时序数据。
[0016]作为本专利技术所述的一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，其中：基于所述时序数据以及改进轮廓系数的聚类算法提取跨省区储能配置典型场景包括，
[0017]设定每日24小时的时序数据为一个样本；
[0018]设定最小聚类数量和最大聚类数量N
min
、N
max
，聚类数量n初始化为N
min
；
[0019]在样本中随机选择K个样本作为初始聚类中心；
[0020]计算剩余样本同各聚类中心的欧氏距离，将各样本归入欧氏距离最近的聚类中心所代表的类别；
[0021]重复对各类别进行类内平均并更新聚类中心，直到聚类中心收敛即前后两次迭代的聚类中心距离小于阈值ε；
[0022]按照下式计算每个样本的轮廓系数，并标定该样本是否为重要日：
[0023][0024][0025]其中，SC(x)为样本x的轮廓系数，D
out
(x)为样本x距离其他类的最小距离，D
in
(x)为样本x距离类内其他样本的平均距离，label(x)为重要日标识，当样本为重要日时，重要日标识设为2，当样本为非重要日时，重要日标识设为1。
[0026]作为本专利技术所述的一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，其中：还包括，
[0027]按照下式计算聚类数量n下的评价系数作为聚类数量n下聚类效果的评价指标：
[0028][0029]其中，Value(n)为聚类数量n下的评价系数，其值越大代表聚类效果越好；
[0030]若n＝N
max
，则选取评价系数最大的聚类数量作为最优聚类数量，输出对应的聚类中心作为跨省区储能配置典型场景，输出各类别的样本数量，结束算法；
[0031]若n≠N
max
，则令n＝n+1，重新重复上述样本中随机选择K个样本作为初始聚类中心计算评价指标直至n＝N
max
；
[0032]通过所述改进轮廓系数的聚类算法提取得到跨省区储能配置典型场景集合Ω
Typical
，以及各典型场景d所代表的样本数量N
d
，其中d∈Ω
Typical
。
[0033]作为本专利技术所述的一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，其中：根据电网规划工作中确定的储能装置的安装地区和容量构建跨省区储能配置目标函数包括，
[0034]构建跨省区储能配置目标函数F如下式所示：
[0035]minF＝C
inv
+C
op
[0036][0037][0038]其中，C
inv
为储能投资建设成本，C
op
为电网运行成本，Ω
Area
为省区集合，i为省区集合中的某个省区，为省区i建设的储能能量容量，为省区i建设的储能功率容量，为省区i储能单位能量容量建设成本，为省区i储能单位功率容量建设成本，r为折现率，y
i
为省区i储能的使用年限，Ω
Typical
为跨省区储能配置典型场景集合，d为典型场景集合中的某个典型场景，N
d
为典型场景d的代表的样本数量，T为典型场景的时序分段数，t为典型场景的某一时序分段，G
i
为省区i内的火电机组集合，g为省区i内的某个火电机组，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t的发电功率，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t
‑
1的发电功率，和为省区i内火电机组g的发电成本系数，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t的开停0
‑
1变量，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t
‑
1的开停0
‑
1变量，开停0
‑
1变量开机时取1，关机时取0，为省区i内火电机组g的单次启停成本。
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于典型场景的跨省区储能配置方法，其特征在于：包括，收集电网数据与时序数据；利用基于所述时序数据以及改进轮廓系数的聚类算法提取跨省区储能配置典型场景；根据电网规划工作中确定的储能装置的安装地区和容量构建跨省区储能配置目标函数与跨省区储能配置约束条件；将所述跨省区储能配置目标函数和所述跨省区储能配置约束条件进行组合，构建跨省区储能配置数学模型并求解；根据所述跨省区储能配置数学模型的求解结果获得跨省区储能配置方案、各省区火电机组的经济运行方案和各省区储能的经济运行方案，完成基于典型场景的跨省区储能配置。2.如权利要求1所述的基于典型场景的跨省区储能配置方法，其特征在于：收集电网数据与时序数据包括，所述电网数据包括各省区电网的风电机组、光伏机组、火电机组的位置信息、成本信息和限值信息以及各省区电网间直流联络线的位置信息和限值信息；所述时序数据包括各省区电网风机发电功率、光伏发电功率和负荷功率全年的时序数据。3.如权利要求2所述的基于典型场景的跨省区储能配置方法，其特征在于：基于所述时序数据以及改进轮廓系数的聚类算法提取跨省区储能配置典型场景包括，设定每日24小时的时序数据为一个样本；设定最小聚类数量和最大聚类数量N
min
、N
max
，聚类数量n初始化为N
min
；在样本中随机选择K个样本作为初始聚类中心；计算剩余样本同各聚类中心的欧氏距离，将各样本归入欧氏距离最近的聚类中心所代表的类别；重复对各类别进行类内平均并更新聚类中心，直到聚类中心收敛即前后两次迭代的聚类中心距离小于阈值ε；按照下式计算每个样本的轮廓系数，并标定该样本是否为重要日：按照下式计算每个样本的轮廓系数，并标定该样本是否为重要日：其中，SC(x)为样本x的轮廓系数，D
out
(x)为样本x距离其他类的最小距离，D
in
(x)为样本x距离类内其他样本的平均距离，label(x)为重要日标识，当样本为重要日时，重要日标识设为2，当样本为非重要日时，重要日标识设为1。4.如权利要求3所述的基于典型场景的跨省区储能配置方法，其特征在于：还包括，按照下式计算聚类数量n下的评价系数作为聚类数量n下聚类效果的评价指标：
其中，Value(n)为聚类数量n下的评价系数，其值越大代表聚类效果越好；若n＝N
max
，则选取评价系数最大的聚类数量作为最优聚类数量，输出对应的聚类中心作为跨省区储能配置典型场景，输出各类别的样本数量，结束算法；若n≠N
max
，则令n＝n+1，重新重复上述样本中随机选择K个样本作为初始聚类中心计算评价指标直至n＝N
max
；通过所述改进轮廓系数的聚类算法提取得到跨省区储能配置典型场景集合Ω
Typical
，以及各典型场景d所代表的样本数量N
d
，其中d∈Ω
Typical
。5.如权利要求4所述的基于典型场景的跨省区储能配置方法，其特征在于：根据电网规划工作中确定的储能装置的安装地区和容量构建跨省区储能配置目标函数包括，构建跨省区储能配置目标函数F如下式所示：minF＝C
inv
+C
opop
其中，C
inv
为储能投资建设成本，C
op
为电网运行成本，Ω
Area
为省区集合，i为省区集合中的某个省区，为省区i建设的储能能量容量，为省区i建设的储能功率容量，为省区i储能单位能量容量建设成本，为省区i储能单位功率容量建设成本，r为折现率，y
i
为省区i储能的使用年限，Ω
Typical
为跨省区储能配置典型场景集合，d为典型场景集合中的某个典型场景，N
d
为典型场景d的代表的样本数量，T为典型场景的时序分段数，t为典型场景的某一时序分段，G
i
为省区i内的火电机组集合，g为省区i内的某个火电机组，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t的发电功率，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t
‑
1的发电功率，和为省区i内火电机组g的发电成本系数，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t的开停0
‑
1变量，为省区i内火电机组g在典型场景d下时序分段t
‑
1的开停0

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双全，王艺澎，谢一工，朱欣春，陈宗源，邵其专，潘振宁，吴洋，李家鹏，成于思，陈凯，周涵，张琳波，符凯祥，杨泽泰，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：