一种储能发电装机和容量优化配置方法及系统技术方案

一种储能发电装机和容量优化配置方法及系统，包括：将获取的电力系统参数和新能源全年理论功率序列输入预先构建的新能源时序生产模拟优化模型，计算得到新能源全年弃电序列；基于新能源全年弃电序列和新能源全年理论功率序列计算得到弃电消纳最低比例系数；将弃电消纳最低比例系数和新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求；其中，所述储能发电装机和容量优化模型是在满足新能源利用率时储能发电装机和容量经济成本最小为目标函数，以及设置的约束条件构建而成。充分考虑新能源出力的随机波动性，避免一次性同时优化新能源出力、储能发电装机和容量等带来的模型求解难题。等带来的模型求解难题。等带来的模型求解难题。

【技术实现步骤摘要】
一种储能发电装机和容量优化配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及新能源与储能发电
，具体涉及一种储能发电装机和容量优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]高比例新能源接入电网后，增加了电网调峰、调频的压力。新能源的大规模并网运行，使供需双侧都呈现随机波动的特性，常规电源的出力不仅要跟随负荷变化，还要平衡新能源的出力波动，既加大了常规电源的调节压力，也增加了电网的平衡难度。电化学储能可以平抑新能源出力的随机性与波动性，即在发生新能源弃电时段，储能进行充电，在新能源未发生弃电时段，储能进行放电。通过配置电化学储能是解决新能源消纳问题的重要技术手段之一。
[0003]目前，电化学储能的投资成本仍然相对较高，配置电化学储能时需要兼顾经济性与新能源消纳两方面因素，在保证新能源利用率的前提下实现储能规模的合理优化配置。储能优化配置需要确定储能发电装机和储能容量两个要素，储能发电装机即储能逆变器额定功率值，代表了各时段下储能的最大充电和放电功率；储能容量代表其储存电量的最大值。储能发电装机和容量对消纳新能源弃电均有影响，如：当新能源弃电功率较大时，若储能发电装机不足，会使得部分弃电功率无法消纳；当出现长时间弃电时，若储能容量较小，会使得储能过早充满电后无法再消纳弃电。但过大的发电装机和容量又会增加储能投资的成本，因此，需要在满足新能源利用率要求下，在储能发电装机和容量之间找到平衡，得到最经济的储能配置方案。
[0004]时序生产模拟技术是规划问题中常用的技术方法，通过全年8760h逐时间断面的运行优化模拟，能够充分考虑新能源出力的随机波动性、系统电力电量平衡和电源调节作用。然而，针对省级等大规模电网，电源机组数量众多、电网结构复杂，在采用全年8760h时序生产模拟方法优化配置储能时，需要兼顾系统运行、常规电源机组组合、储能充放电状态和新能源消纳等多方面因素，模型直接求解难度极大。
[0005]针对该问题，已有方法通常采用以下方式进行解决：一是，仅以新能源在各季节或各月典型日出力为输入，这样由于所考虑的时间范围大大缩减，简化了问题的求解难度，但新能源典型日出力曲线难以完全反映新能源出力的随机波动性，会影响储能规划结果的科学性。二是，给定若干储能配置方案，针对每个配置方案进行全年时序生产模拟计算其对应的新能源利用率情况，然后对比各场景结果进行择优选取。但由于储能发电装机和容量均为可配置参量，可能的储能配置方案有无穷多种，由于无法穷尽所有的可能方案，该方法无法得到最优配置结果。此外，储能配置需要同时实现发电装机和容量的优化，部分方法采用给定储能时长的方式来优化储能容量，虽然简化了问题，但由于储能容量和发电装机之间比值保持固定，也极大限制了储能配置方案的灵活性，造成结果不准确。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中，未充分考虑新能源出力随机波动性，以及难以一次性获得储能最优的发电装机和容量的问题，本专利技术提出了一种储能发电装机和容量优化配置方法，包括：
[0007]将获取的电力系统参数和新能源全年理论功率序列输入预先构建的不包含储能的新能源时序生产模拟优化模型，计算得到新能源全年弃电序列；
[0008]基于所述新能源全年弃电序列和所述新能源全年理论功率序列计算得到弃电消纳最低比例系数；
[0009]将所述弃电消纳最低比例系数和所述新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求；
[0010]其中，所述新能源时序生产模拟优化模型是以全网新能源消纳量最大为优化目标，以电网功率平衡、系统备用需求、各类电源运行和断面传输安全为约束条件构建的；
[0011]所述储能发电装机和容量优化模型是在满足新能源利用率时储能发电装机和容量经济成本最小为目标函数，以及为所述目标函数设置的约束条件构建而成。
[0012]优选的，所述储能发电装机和容量优化模型的构建，包括：
[0013]以储能发电装机和容量经济成本最小为目标函数，为目标函数设置储能容量约束、储能系统充放电功率约束、储能荷电状态约束、储能时长约束和弃电消纳量约束；
[0014]由所述目标函数和所述储能容量约束、储能系统充放电功率约束、储能荷电状态约束、储能时长约束、弃电消纳量约束构建储能发电装机和容量优化模型。
[0015]优选的，所述将所述弃电消纳最低比例系数和所述新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求，包括：
[0016]将所述新能源全年弃电序列输入到所述储能发电装机和容量优化模型，利用数学规划求解器进行求解，得到最优储能发电装机和容量。
[0017]优选的，所述新能源全年弃电序列按下式计算：
[0018]P
c
＝{P
c
(t),t＝1,2,
…
,T}
[0019]式中，P
c
为新能源全年弃电序列，P
c
(t)为t时段的新能源弃电功率，t为时段，T为全年所有时段数量。
[0020]优选的，所述弃电消纳最低比例系数按下式计算：
[0021][0022]式中，α为弃电消纳最低比例系数，r为新能源利用率，P0(t)为理论功率序列，P
c
(t)为新能源弃电序列，T为全年所有时段数量。
[0023]优选的，所述储能发电装机和容量优化模型的目标函数按下式计算：
[0024]min c1E
max
+c2P
max
[0025]式中，c1为单位储能容量成本，E
max
为储能容量，c2为单位储能发电装机成本，P
max
为储能发电装机。
[0026]优选的，所述弃电消纳量约束按下式计算：
[0027][0028]式中，P
ch
(t)为储能在t时刻的充电功率，α为弃电消纳最低比例系数，P
c
(t)为新能源弃电序列，T为全年所有时段数量。
[0029]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出了一种储能发电装机和容量优化配置系统，包括：
[0030]计算序列模块，用于将获取的电力系统参数和新能源全年理论功率序列输入预先构建的不包含储能的新能源时序生产模拟优化模型，计算得到新能源全年弃电序列；
[0031]计算系数模块，用于基于所述新能源全年弃电序列和所述新能源全年理论功率序列计算得到弃电消纳最低比例系数；
[0032]模型求解模块，用于将所述弃电消纳最低比例系数和所述新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求；
[0033]其中，所述新能源时序生产模拟优化模型是以全网新能源消纳量最大为优化目标，以电网功率平衡、系统备用需求、各类电源运行和断面传输安全为约束条件构建的；
[0034]所述储能发电装机和容量优化模型是在满足新能源利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能发电装机和容量优化配置方法，其特征在于，包括：将获取的电力系统参数和新能源全年理论功率序列输入预先构建的不包含储能的新能源时序生产模拟优化模型，计算得到新能源全年弃电序列；基于所述新能源全年弃电序列和所述新能源全年理论功率序列计算得到弃电消纳最低比例系数；将所述弃电消纳最低比例系数和所述新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求；其中，所述新能源时序生产模拟优化模型是以全网新能源消纳量最大为优化目标，以电网功率平衡、系统备用需求、各类电源运行和断面传输安全为约束条件构建的；所述储能发电装机和容量优化模型是在满足新能源利用率时储能发电装机和容量经济成本最小为目标函数，以及为所述目标函数设置的约束条件构建而成。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述储能发电装机和容量优化模型的构建，包括：以储能发电装机和容量经济成本最小为目标函数，为目标函数设置储能容量约束、储能系统充放电功率约束、储能荷电状态约束、储能时长约束和弃电消纳量约束；由所述目标函数和所述储能容量约束、储能系统充放电功率约束、储能荷电状态约束、储能时长约束、弃电消纳量约束构建储能发电装机和容量优化模型。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述将所述弃电消纳最低比例系数和所述新能源全年弃电序列带入预先构建储能发电装机和容量优化模型，得到满足新能源利用率的储能发电装机和容量需求，包括：将所述新能源全年弃电序列输入到所述储能发电装机和容量优化模型，利用数学规划求解器进行求解，得到最优储能发电装机和容量。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述新能源全年弃电序列按下式计算：P
c
＝{P
c
(t)，t＝1，2，
…
，T}式中，P
c
为新能源全年弃电序列，P
c
(t)为t时段的新能源弃电功率，t为时段，T为全年所有时段数量。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述弃电消纳最低比例系数按下式计算：式中，α为弃电消纳最低比例系数，r为新能源利用率，P0(t)为理论功率序列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湃，韩培东，王伟胜，刘纯，黄越辉，张金平，李驰，刘思扬，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：