【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统优化调度领域，具体涉及一种深度调峰下煤电厂的储能容量配置与经济优化方法。
技术介绍
1、近年来，光伏、风机发电技术不断成熟，成本逐渐下降。光伏、风机装机容量不断增加，煤炭发电占比下降，电力系统逐渐环保化。但光伏、风机发电受天气限制，其较大的发电波动性引发了煤电机组的频繁爬坡与深度调峰。这进一步导致煤电机组发电效率降低，机组磨损、煤耗和碳税等成本逐渐增加。煤电厂面临发电量少，发电成本高等一系列问题。甚至，一些煤电厂已经陷入亏损的境地。储能作为一种柔性负荷，逐渐发展、成熟、大规模应用，提供一种储能辅助煤电机组供电的新思路。在面对煤电机组深度调峰和频繁爬坡，带来大量成本的问题时，储能可作为柔性负荷，可切换到充电模式，提升煤电机组的供电负荷，尽可能减少机组调峰的时间、深度，以及机组爬坡。
2、但由于储能高昂的成本，储能配置规模的选择极大影响着储能寿命周期的成本回收情况。因此，投资合理规模的储能配合煤电机组供电，优化运行是提升机组经济效益的关键。未来，随着光伏、风机规模的增加，煤电机组的频繁爬坡与深度调峰将会逐渐常态化，储能系统辅助煤电机组供电所带来的效益将愈发显著，因此，如何为煤电厂选配最佳规模的储能，辅助煤电机组供电，降低煤电机组发电成本，是本领域技术人员需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种深度调峰下煤电厂的储能容量配置与经济优化方法，解决发电侧光伏、风机比例逐渐增加，给煤电厂带来的深度调峰和频繁爬坡问题，为煤电厂选配最佳规模的储能，
2、包括以下步骤：
3、步骤1、根据煤电机组煤耗成本、煤电机组碳排放成本、煤电机组爬坡成本和煤电机组深度调峰损耗成本的数学模型，获取煤电机组一天的总运行成本的数学模型；
4、步骤2、建立储能系统购入成本的数学模型与储能系统运维成本的数学模型；
5、步骤3、建立煤电机组联合储能兆瓦时发电成本最小化目标函数、储能系统寿命周期年净收益最大化目标函数；
6、步骤4、建立煤电机组联合储能供电的功率平衡约束条件与储能soc约束；
7、步骤5、基于上述建立的煤电机组联合储能供电的相关数学模型和约束条件，采用nsga-ii算法求解煤电机组联合储能兆瓦时发电成本最小化目标函数的最小值、储能系统寿命周期年净收益最大化目标函数的最大值，得到帕累托最优解集。
8、煤电厂的运行成本包括煤耗成本、碳排放成本、爬坡成本和深度调峰损耗成本四个运行成本。其数学模型表示为：
9、
10、ccoal，t＝scoalpcoal，tδtfcoal，t (2)
11、
12、
13、
14、
15、
16、cbreak，t＝βtcph/2nf，t (8)
17、cph＝sphpcoal，e (9)
18、s.t.
19、
20、ncoal，minpcoal，e≤pcoal，t≤pcoal，e (11)
21、式中，ccfo为煤电机组一天的总运行成本；t是一天划分的时间段的数量；ccoal，t是煤电机组在t时刻的煤耗成本；是煤电机组在t时刻的碳排放成本；cramp，t是燃煤发电机组在t时刻的爬坡成本；cbreak，t是煤电机组深度调峰损失的成本；scoal是煤炭的单价；pcoal，t是煤电机组在t时刻的发电功率；δt表示每个时间段的时长，代表煤电机组以pcoal，t功率发电的持续时间；fcoal，t是煤电机组在t时刻的煤耗强度，是关于ncoal，t的二次函数；ncoal，t是煤电机组在t时刻的负荷率；acoal、bcoal和ccoal是煤电机组煤耗强度二次函数的相关系数；pcoal，e是煤电机组的额定容量；为碳排放单价；是煤电机组在t时刻的碳排放强度，是ncoal，t的二次函数；和是煤电机组碳排放强度二次函数的相关系数；sramp是机组爬坡的成本系数；pcoal，t-1是煤电机组在t-1时刻的发电功率；βt是煤电机组在t时刻的运行损耗系数；cph是煤电机组的购入成本；nf，t是燃煤发电机组在t时刻的转子断裂循环次数，与煤电机组的发电量pcoal，t有关；sph是煤电机组的容量功率单价；gramp，max是煤电机组的最大爬坡速率；ncoal，min是煤电机组不停机运行的最小负荷率。
22、储能系统的购入成本与运维成本的数学模型表示为：
23、bes＝sesees (12)
24、
25、
26、
27、s.t.
28、0≤ees≤ees，max (13)
29、0≤pes≤pes，max (14)
30、0≤pes-out，t≤pes (18)
31、0≤pes-in，t≤pes (19)
32、式中，bes为储能系统的购入成本；ses是储能系统的容量成本单价；ees是储能系统的额定容量；ceso为储能的日运行成本；seso是储能系统的运行成本的单价；pes-out，t为储能t时刻的放电功率；pes，t是储能t时刻的输出功率；当pes，t为负时，储能充电，反之放电；pes-in，t是储能t时刻的充电功率。pes是储能系统的额定功率；ees，max是储能系统可配置的最大额定容量；pes，max是储能系统可配置的最大额定功率。
33、两个目标函数分别为煤电机组联合储能兆瓦时发电成本最小化、储能寿命周期年净收益最大化。约束条件为供电耗电功率平衡约束和储能soc约束等。其目标函数和约束条件为：
34、
35、
36、
37、
38、s.t.
39、pcoal，t+pes-out，t＝pusr，t+pes-in，t (24)
40、soc0＝soct (25)
41、
42、socmin≤soct≤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深度调峰下煤电厂的储能容量配置与经济优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，煤电机组煤耗成本的数学模型表示为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，煤电机组碳排放成本的数学模型表示为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，煤电机组爬坡成本的数学模型表示为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，煤电机组深度调峰损耗成本的数学模型表示为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，煤电机组一天的总运行成本的数学模型表示为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，储能系统购入成本的数学模型表示为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，储能系统运维成本的数学模型表示为：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，煤电机组联合储能供电的功率平衡约束条件与储能SOC约束条件为：
【技术特征摘要】
1.一种深度调峰下煤电厂的储能容量配置与经济优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，煤电机组煤耗成本的数学模型表示为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，煤电机组碳排放成本的数学模型表示为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，煤电机组爬坡成本的数学模型表示为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，煤电机组深度调峰损耗成本的数学模型表示为：
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