促进新能源消纳的灵活性资源贡献度求解方法技术

一种促进新能源消纳的灵活性资源贡献度求解方法，首先建立区域电力系统中促进新能源消纳的灵活性资源优化运行模型，然后建立经济性目标函数和新能源消纳量目标函数的数学模型、灵活性资源出力的等式约束与不等式约束，以及灵活性资源贡献度评价模型，最后在各种场景下进行区域电力系统中促进新能源消纳的灵活性资源优化分析及贡献度计算。活性资源优化分析及贡献度计算。活性资源优化分析及贡献度计算。

【技术实现步骤摘要】
促进新能源消纳的灵活性资源贡献度求解方法


[0001]本专利技术涉及一种电力系统灵活性资源贡献度求解方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源技术进步和产业快速发展，我国可再生能源进入全面、快速、规模化发展阶段。中国的新能源发展已经走在了世界前列，截至2016年年底，风电、太阳能发电装机规模均居世界第一。但目前可再生能源消纳压力仍然较大。受技术、政策等多种因素影响，一些局部地区弃电率仍然偏高，可再生能源消纳问题仍需重视。
[0003]灵活性资源对促进新能源消纳起着至关重要的作用。电力系统的灵活性资源是在系统发出灵活性需求时，能够快速而准确地响应灵活性需求的一类资源的统称，而灵活性资源贡献度求解方法是首先进行优化运行，即保证系统一定经济性的情况下，使得新能源消纳量最大的资源出力分析，其次进行贡献度求解。国内外学者对灵活性资源的运行优化及贡献度分析进行了诸多研究。例如，将灵活性指标和运行成本作为目标函数进行优化、对需求侧灵活性资源进行优化运行，又如，将运行成本函数混入柔性参数进行优化运行。
[0004]但目前关于同时考虑促进新能源消纳及减小运行成本的灵活性资源优化运行方法，并考虑不同情景下计算新能源贡献度的研究较少。
[0005]由于可再生能源受自然界因素影响，其自身具有较强的不确定性，大规模接入后必然影响电力系统的正常运行，因此，接入新能源后电力系统灵活性的研究成为各方讨论的核心问题。

技术实现思路

[0006]为了充分挖掘源
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储联合运行的灵活性调节能力，提高可再生能源的消纳水平，本专利技术提出一种促进新能源消纳的灵活性资源贡献度求解方法，具有一定的工程实用性。
[0007]电力系统的灵活性是指当电力系统的不确定因素引起任何突发事件时，系统仍然能够保持连续可靠运行的能力，而灵活性资源则是保持这种能力，即系统发出灵活性需求，能够快速而准确响应的一类资源的统称。
[0008]本专利技术灵活性资源贡献度求解方法包括以下步骤：
[0009]1、建立灵活性资源优化运行模型
[0010]所述的灵活性资源包括灵活性火电机组、风力发电机组及氢储能装置。
[0011]首先建立区域电力系统中促进新能源消纳的灵活性资源优化模型：
[0012][0013]其中，f1、f2分别表示区域电力系统中灵活性资源的运行成本和新能源消纳量；
minf1表示灵活性资源出力的运行成本最低，电力系统运行经济性最优，maxf2表示新能源消纳量最大，x、u分别为控制变量和状态变量向量；g(x,u)、h(x,u)分别表示等式约束和不等式约束；s.t.表示受
…
约束；
[0014]2、建立目标函数
[0015]区域电力系统新能源消纳优化运行是在安全性和可靠性的前提下，对系统的新能源消纳能力进行优化，使得区域电力系统在保证一定经济性的前提下，达到最佳的消纳能力。
[0016]在某一时间尺度下，区域电力系统中灵活性火电机组的运行成本C
o
为：
[0017][0018]式中，P
Gi
表示灵活性火电机组i的有功出力；a
i
、b
i
分别为灵活性火电机组i的二次发电成本系数和一次发电成本系数，c
i
为各灵活性火电机组的固定成本，N
G
表示区域电力系统中可供优化运行所调度的灵活性火电机组总数。
[0019]风力发电机组响应灵活性需求时的运行成本C
w
可以简单地看作为一定时间内出力与单位出力的成本之积，如下式所示：
[0020][0021]式中，P
wj
为第j台风力发电机的出力，e
w
为风电机组单位发电出力的运行成本，节点为电力支路之间的连接点，N表示电力系统中含有风力发电机的节点数，j表示风力发电机组。
[0022]氢储能系统包括电解槽及高压储氢罐等设备，氢燃料需求量与电解槽的输入功率关系为：
[0023][0024][0025]其中，E
H
表示氢储能响应调度的氢燃料总需求量，k1表示制氢因子，P
el,m
为t时刻电解槽输入功率，t
s
、t
f
分别为制氢的起始时间和终止时间，C
H
表示氢储能装置的运行成本，k
water
、k
comp
及k
el
分别表示单位质量水的单价、高压储氢罐存储压缩系数及电解槽的运维系数，Δt为时间尺度。
[0026]区域互联、可中断负荷等手段则因其经济性和容量较小的原因而作为备用，
[0027]通常情况下，这类灵活性资源不参与灵活性优化运行中的资源出力调整，因此新能源消纳优化运行中忽略其经济性。
[0028]新能源消纳优化运行中，要求灵活性资源运行成本最低，同时也要求新能源消纳量最大，则区域电力系统优化运行模型的目标函数可写为多目标函数，即：
[0029][0030]其中，表示t时刻风电机组j出力，N为电力系统中含有风力发电机组的节点数，t表示时间，T为时段数，Δt为时间尺度，minf1表示第一个目标函数灵活性资源出力的总经济性最小，maxf2表示第二个目标函数新能源消纳量最大，C
o
表示灵活性火电机组的运行成本，C
w
表示风电场的运行成本，C
H
表示氢储能装置的运行成本，j为风电机组的编号。
[0031]3、选取约束条件
[0032]促进新能源消纳的灵活性资源优化运行模型是一个多目标函数，其约束条件需要满足两个目标函数的约束。经济性和新能源弃电功率的优化都是通过调整机组的出力而实现的，故约束条件的着重点在机组出力上。本专利技术忽略区域电网互联及可中断负荷的影响。因此，灵活性资源优化运行模型的约束条件可以表述为等式约束及不等式约束。等式约束为：
[0033](1)节点功率平衡约束
[0034][0035]其中，为t时刻风力发电机组出力，为t时刻灵活性火电机组出力，为t时刻负荷功率，为t时刻电能替代功率，为联络线输送功率，为t时刻电解槽输入功率。
[0036](2)电能替代约束
[0037][0038]其中，为t时刻电能替代的等效功率，T为时段数，E
D
为电量；
[0039]不等式约束为：
[0040](1)机组出力及爬坡约束
[0041][0042][0043][0044]其中，是风力发电机组出力边界值，为灵活性火电机组出力边界值，Ramp
d
、Ramp
u
分别为灵活性火电机组向上爬坡和向下爬坡边界，为t时刻风力发电机组出力，为t时刻灵活性火电机组出力，为t+1时刻灵活性火电机组出力；
[0045](2)区域间联络线约束
[0046][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促进新能源消纳的灵活性资源贡献度求解方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：步骤1：建立区域电力系统中促进新能源消纳的灵活性资源优化运行模型：所述的灵活性资源包括灵活性火电机组、风力发电机组及氢储能装置；其中，f1、f2分别表示区域电力系统中灵活性资源的运行成本和新能源消纳量；minf1表示灵活性资源的运行成本最低，即电力系统运行经济性最优，maxf2表示新能源消纳量最大，x、u分别为控制变量和状态变量向量；g(x,u)、h(x,u)分别表示等式约束和不等式约束；s.t.表示受
…
约束；步骤2：建立经济性目标函数和新能源消纳量目标函数的数学模型；区域电力系统新能源消纳优化运行是在安全性和可靠性的前提下，对系统的新能源消纳能力进行优化，使得区域电力系统在保证一定经济性的前提下，达到最佳的消纳能力，即在某一确定的时间尺度下，经济性最优，新能源消纳量最大；步骤3：建立灵活性资源出力的等式约束与不等式约束；步骤4：建立灵活性资源贡献度评价模型，在各场景下进行区域电力系统中促进新能源消纳的灵活性资源优化分析及贡献度计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2建立的经济性目标函数为灵活性资源的运行成本最低，新能源消纳量目标函数为新能源消纳量最大；在某一时间尺度下，电力系统中灵活性火电机组的运行成本C
o
为：式中，P
Gi
表示灵活性火电机组i的有功出力；a
i
、b
i
分别为灵活性火电机组i的二次发电成本系数和一次发电成本系数，c
i
为各机组的固定成本，N
G
表示系统中可供优化运行所调度的灵活性火电机组总数；将风电机组响应灵活性需求时的运行成本C
w
简化为一定时间内出力与单位出力的成本之积，如下式所示：式中，P
wj
为风力发电机组j的发电出力，e
w
为风力发电机组单位发电出力的运行成本，N表示电力系统中含有风力发电机组的节点数，j表示风力发电机组编号；氢储能系统包括电解槽及高压储氢罐，氢燃料需求量与电解槽的输入功率关系为：氢储能系统包括电解槽及高压储氢罐，氢燃料需求量与电解槽的输入功率关系为：
其中，E
H
表示氢储能响应调度的氢燃料总需求量，k1表示制氢因子，P
el,m
表示第m个电解槽的输入功率，t
s
、t
f
分别为制氢的起始时间和终止时间，C
H
表示氢储能装置的运行成本，k
water
、k
comp
及k
el
分别表示单位质量水的单价、高压储氢罐存储压缩系数及电解槽的运维系数，Δt为时间尺度，m表示电解槽的序号；新能源消纳优化运行中，要求灵活性资源运行成本最低，同时也要求新能源消纳量最大，则区域电力系统优化运行模型的目标函数写为多目标函数，即：其中，表示t时刻风力发电机组j出力，N为电力系统中含有风电机组的节点数，T为时段数，Δt为时间尺度，minf1表示灵活性资源运行成本最低，maxf2表示新能源消纳量最大，C
o
表示灵活...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉亮，高玲玉，李国锋，马明，袁铁江，吕清泉，赵龙，周强，张健美，高鹏飞，张睿骁，张彦琪，朱宏毅，沈渭程，张珍珍，
申请(专利权)人：大连理工大学国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：