一种支撑源-荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法技术

一种支撑源

【技术实现步骤摘要】
一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法


[0001]本专利技术涉及混合储能系统优化领域，尤其是一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法
。

技术介绍

[0002]目前大力利用新能源发电进行取暖已经成为发展趋势
。
而光伏发电与取暖需求不在同一时期，夏天光伏发电多而取暖少，冬天光伏发少而取暖多；白天光伏发电多而取暖少，夜间光伏发电少而取暖多
。
因此配置合适容量的储能实现能量的时空转移非常有必要
。
而目前对于储能配置的研究大多数以供暖期数据为参考进行配置，并没有考虑到源荷数据季节性波动给储能配置所带来的影响，缺乏一定的科学性并且结果很难落地应用
。
同时新能源发电会带来一定的碳收益，而目前大多数研究是忽略了这点使得成本回收年限大大延长
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法，充分考虑季节对地区源
‑
荷的影响，使储能配置更加符合现实需求
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]步骤一，建立源
‑
荷概率模型并利用蒙特卡洛和削减法生成典型源
‑
荷数据；
[0006]步骤二，建立非直供电模式的有源配电网储能配置模型；
[0007]步骤三，基于步骤一和步骤二建立的有源配电网储能配置模型嵌入净收益最大为目标函数；其中收入包括售能收益和碳收益，成本包括储能配置成本
、
设备运行维修成本和购电成本，并考虑供需能量平衡约束
、
蓄电池运行约束
、
蓄热式电锅炉约束以及电网联络线约束，得到储能优化配置模型并用
CPLEX
求解器求解
。
[0008]优选的，所述步骤一中：
[0009]1)
源
‑
荷概率模型为
[0010][0011][0012][0013]式中：
P(g(s,t))
为光照强度概率函数；
g(s,t)
为
s
季节
t
时刻的光照强度标幺值；
α
(s,t)、
β
(s,t)
分别为
s
季节
t
时刻的形状参数；
μ
(s,t)、
β
(s,t)
分别为
s
季节
t
时刻光照强度
均值标幺值和标准差；
[0014][0015]式中：
P(L(m,s,t))
为负荷概率函数；
L(m,s,t)
为
m
负荷在
s
季节
t
时刻的值；
μ
(m,s,t)、
τ
(m,s,t)
分别为
m
负荷在
s
季节
t
时刻的均值和标准差；
[0016]2)
场景生成
[0017]一
、
根据已有的源
‑
荷数据，假设未来光照强度服从
beta
分布，电
、
热负荷的随机性服从正态分布，进一步假设实际出力的均值作为预测值；
[0018]二
、
在
MATLAB
中使用
Betarnd
函数产生光照强度的
beta
分布，使用
Normrnd
函数产生电
、
热负荷出力的正态分布，
[0019]3)
场景削减
[0020]为了提高计算效率对场景进行缩减，采用启发式同步回代法，具体步骤如下：
[0021](1)
令迭代次数
k
＝0，
J
＝
J
(0)
为空集；
[0022](2)
计算第
k
次迭代时需要删除的场景
l
k
；
[0023](3)
删除场景
l
k
，
J
(k)
＝
J
(k
‑
1)
∪{l
k
}
，
k
＝
k+1
；
[0024](4)
如果
k
＜
J
则返回
2)
，否则继续下一步；
[0025](5)
缩减去的场景集合
J
中的场景
i
将会被未缩减的场景集合中场景
j
距离场景
i
最近的所取代，接着修正未缩减的场景
j
概率
。
[0026]优选的，所述步骤二中：
[0027]1)
非直供电模式为
[0028]由于光伏电站大多数建在远离城市供热区域，而新建供热管道不仅会大大增加成本而且远距离输送又会损失大量热量，因此构建有源配电网储能
(
电
、
热
)
配置模型的非直供电模式，非直供电模式即将光伏发电汇聚到电网，用电装置再与电网进行电量交换；
[0029]2)
储能模型为
[0030][0031]式中：
SOC
t
为蓄电池
t
时刻的荷电状态；分别为
t
时刻充放电功率；
μ
c
、
μ
d
为充放电效率；
E
b
为额定容量；
σ
为自放电率；为
t
时刻充放电状态；
Δ
t
为采样时间间隔；
[0032][0033]式中：分别为电锅炉
t
时刻的用电功率和制热功率；
η
h
为电转热效率；为储热装置
t
时刻容量；
γ
为热能损失率；分别
t
时刻储放热功率；
λ
in
、
λ
out
分别为储放热效率；为
t
时刻储放热状态
。
[0034]优选的，所述步骤三中：
[0035]1)
目标函数为
[0036]maxS
NPV
＝
S
inc
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立源
‑
荷概率模型并利用蒙特卡洛和削减法生成典型源
‑
荷数据；步骤二，建立非直供电模式的有源配电网储能配置模型；步骤三，基于步骤一和步骤二建立的有源配电网储能配置模型嵌入净收益最大为目标函数；其中收入包括售能收益和碳收益，成本包括储能配置成本
、
设备运行维修成本和购电成本，并考虑供需能量平衡约束
、
蓄电池运行约束
、
蓄热式电锅炉约束以及电网联络线约束，得到储能优化配置模型并用
CPLEX
求解器求解
。2.
根据权利要求1所述一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法，其特征在于，所述步骤一中：
1)
源
‑
荷概率模型为荷概率模型为荷概率模型为式中：
P(g(s,t))
为光照强度概率函数；
g(s,t)
为
s
季节
t
时刻的光照强度标幺值；
α
(s,t)、
β
(s,t)
分别为
s
季节
t
时刻的形状参数；
μ
(s,t)、
β
(s,t)
分别为
s
季节
t
时刻光照强度均值标幺值和标准差；式中：
P(L(m,s,t))
为负荷概率函数；
L(m,s,t)
为
m
负荷在
s
季节
t
时刻的值；
μ
(m,s,t)、
τ
(m,s,t)
分别为
m
负荷在
s
季节
t
时刻的均值和标准差；
2)
场景生成一
、
根据已有的源
‑
荷数据，假设未来光照强度服从
beta
分布，电
、
热负荷的随机性服从正态分布，进一步假设实际出力的均值作为预测值；二
、
在
MATLAB
中使用
Betarnd
函数产生光照强度的
beta
分布，使用
Normrnd
函数产生电
、
热负荷出力的正态分布，
3)
场景削减为了提高计算效率对场景进行缩减，采用启发式同步回代法，具体步骤如下：
(1)
令迭代次数
k
＝0，
J
＝
J
(0)
为空集；
(2)
计算第
k
次迭代时需要删除的场景
l
k
；
(3)
删除场景
l
k
，
J
(k)
＝
J
(k
‑
1)
∪{l
k
}
，
k
＝
k+1
；
(4)
如果
k
＜
J
则返回
2)
，否则继续下一步；
(5)
缩减去的场景集合
J
中的场景
i
将会被未缩减的场景集合中场景
j
距离场景
i
最近的所取代，接着修正未缩减的场景
j
概率
。
3.
根据权利要求1所述一种支撑源
‑
荷季节性波动地区清洁取暖的储能优化配置方法，其特征在于，所述步骤二中：
1)
非直供电模式为将光伏发电汇聚到电网，用电装置再与电网进行电量交换；
2)
储能模型为式中：
SOC
t
为蓄电池
t
时刻的荷电状态；分别为
t
时刻充放电功率；
μ
c
、
μ
d

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光晨，薛田良，张磊，付兆隆，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：