一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，步骤包括：S1：采集系统风电与负荷历史数据，预测调度日的风电与负荷出力；S2：考虑源荷储协调互动，以系统运行成本最小为目标，确定日前调度策略；S3：基于当前日前调度策略与鲁棒经济调度理论，通过自适应约束生成算法计算风电可调度域；S4：构建储能、柔性负荷与可接纳风电波动范围三维变量的所有可行状态点集合构成的三维域区间；S5：通过可视化三维域区间，分析储能配置与系统可接纳风电能力的关系。本发明专利技术通过生成割平面约束，不断缩减可能的风电波动区间，计算电网可消纳的最大风电不确定集合，有利于解决电网在实时调度阶段应对新能源波动的灵活性评估问题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法


[0001]本专利技术涉及电力系统灵活性评估
，特别是涉及一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法。

技术介绍

[0002]“30
·
60”双碳目标背景下，为实现电力系统的清洁高效转型，具有随机性、波动性和分散性特点的新能源将规模化接入电网，可再生能源将成为我国的电力供应的重要支柱，未来电网将呈现显著的“双侧随机性”。随着新理论、新技术、新材料的快速发展，电源、电网和负荷均具备了柔性特征，源网荷之间构成形式、响应范围和交互模式较目前电网也将更趋复杂。储能系统能够实现能量的时空迁移，具有快速充放电能力，能够动态吸收能量并适时释放，被认为是提高可再生能源接入规模的有效手段。
[0003]电力系统经济优化调度的含义是通过给不同机组分配出力额度，达到用电需求和功率供给平衡的状态，并在分配的过程中，在综合考虑安全可靠供电的基础上，达到经济性的要求。源网荷储优化调度计算多采用日前优化计算，在配置储能时仅考虑日前经济调度的经济性，忽略了日内范围内负荷、风光功率的波动性和不确定性，从而使配置的储能参与日前经济调度后的调度策略，无法充分应对日内实时调度的风电波动等不确定性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，解决电网在实时调度阶段可应对可再生能源波动的灵活性评估问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1：采集系统可再生能源与负荷历史数据，对调度日的可再生能源出力与负荷进行预测，得到预测出力
‑
负荷曲线；
[0008]S2：考虑源荷储协调互动，以系统运行成本最小为目标，确定系统的日前调度策略；
[0009]S3：基于系统已确定的日前调度策略与鲁棒经济调度模型，通过自适应约束生成算法计算风电可调度域；
[0010]S4：构建储能充放电调节、柔性负荷增减负荷调节与可接纳风电波动范围三维变量的所有可行状态点集合构成的三维域区间；
[0011]S5：通过三维域区间的可视化，分析储能配置方案与系统可接纳风电能力的关系。
[0012]进一步地，在步骤S1中，所述预测出力
‑
负荷曲线具体指风力发电与负荷有功出力，通过聚类算法分析历史数据，得到典型场景的出力
‑
负荷曲线。
[0013]进一步地，步骤S2中，以系统运行成本最小为目标，确定系统的日前调度策略的步骤如下：
[0014]1)在典型风电出力场景下，系统运行成本最小的目标函数包括常规机组出力成本、风电机组弃风成本、储能调用成本与可控负荷调用成本，具体计算方法如下：
[0015][0016]式中，T为调度周期的总时间；N
G
、N
w
、N
es
、N
cl
分别为系统中的常规机组、风电机组的数量、储能与负荷的数量；c2、c1、c0为常规机组成本系数；c
w
、c
es
、c
cl
分别为单位弃风成本、储能的效率损失成本与柔性负荷调节成本系数；为储能设备k在时刻t的放电与充电功率；p
i,t
为常规机组i在时刻t的发电功率；W
j,t
、w
j,t
分别为风电机组j在时刻t的预测出力与实际上网出力；柔性负荷q在时刻t的响应功率，设柔性负荷为正时代表减负荷量，为负时表示增负荷。
[0017]2)构建系统运行约束(包括功率平衡约束、线路潮流容量约束)、常规机组运行约束(包括机组爬坡约束、机组出力约束)、风电约束、储能系统运行约束(包括储能充放电状态约束、荷电状态约束与调度周期始末蓄电量不变约束)与柔性负荷运行约束(包括柔性负荷功率约束与持续响应限制)。
[0018]a)功率平衡约束
[0019][0020]式中，为负荷q在时刻t的实际出力。
[0021]b)线路潮流容量约束
[0022][0023]式中：π
il
、π
jl
、π
kl
、π
ql
分别表示常规机组i、风机j、储能设备k与柔性负荷q对线路l的潮流分布因子；F
l
为线路l允许的最大传输功率。
[0024]c)机组运行约束
[0025]P
il
≤p
i,t
≤P
iu
[0026]‑
P
iramp
≤p
i,t
‑
p
i,t
‑1≤P
iramp
[0027]式中：P
il
、P
iu
、P
iramp
分别为机组i的最小出力限值、最大出力限值与机组爬坡速率。
[0028]d)风电约束
[0029]0≤w
j,t
≤W
j,t
[0030]e)储能系统运行约束
[0031]c
k,t
+d
k,t
≤1
[0032][0033][0034][0035][0036][0037]式中：c
k,t
和d
k,t
分别为储能设备k在t时刻的充、放电状态，取1时分别表示处于充或放电状态，0表示未处于充或放电状态；E
k,t
、E
k,ini
分别为储能设备k在t时刻的蓄电量与一天中的初始蓄电量；γ
c
和γ
d
分别为储能系统的充、放电效率；P
k
与分别为储能设备k的额定功率与额定容量。
[0038]f)柔性负荷运行约束
[0039][0040][0041]式中：为柔性负荷q的响应功率上限，Δt表示响应持续时间。
[0042]进一步地，步骤S3中，通过自适应约束生成算法计算风电可调度域具体步骤如下：
[0043]1)建立与日前调度周期模型相关的加入松弛变量的再调度模型，具体表达式如下：
[0044][0045]式中：s
+
和s
‑
分别对应为Y中p
+
、p
‑
的松弛变量，问题(26)的约束为加入了松弛变量的常规机组出力相关约束、柔性负荷运行约束与储能运行约束，对应系数矩阵为A1、B1、D1、b1以及无松弛变量的约束，对应系数矩阵为A2、B2、D2、b2；1
T
为元素均为1的向量，I为单位矩阵，矩阵维度与A1相同。
[0046]2)基于对偶理论对问题进行求解得到转化后的混合整数线性规划模型，表达式如下：
[0047][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，所述方法包括以下步骤：S1：采集系统可再生能源与负荷历史数据，对调度日的可再生能源出力与负荷进行预测，得到预测出力
‑
负荷曲线；S2：考虑源荷储协调互动，以系统运行成本最小为目标，确定系统的日前调度策略；S3：基于系统已确定的日前调度策略与鲁棒经济调度模型，通过自适应约束生成算法计算风电可调度域；S4：构建储能充放电调节、柔性负荷增减负荷调节与可接纳风电波动范围三维变量的所有可行状态点集合构成的三维域区间。2.根据权利要求1中所述的一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预测出力
‑
负荷曲线具体指风力发电与负荷有功出力，通过聚类算法分析历史数据，得到典型场景的出力
‑
负荷曲线。3.根据权利要求1中所述的一种考虑源荷储协调优化的系统风电可接纳能力计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，步骤如下：1)在典型风电出力场景下，系统运行成本最小的目标函数包括常规机组出力成本、风电机组弃风成本、储能调用成本与可控负荷调用成本；2)构建系统运行约束(包括功率平衡约束、线路潮流容量约束)、常规机组运行约束(包括机组爬坡约束、机组出力约束)、风电约束、储能系统运行约束(包括储能充放电状态约束、荷电状态约束与调度周期始末蓄电量不变约束)与柔性负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：程瑜，陈熙，朱瑾，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：