一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法技术方案

一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，先构建考虑源、网、荷三侧不同应用场景的以系统总发电成本小为目标函数的储能运行优化模型，随后在确定储能的容量和配置地点后，对储能运行优化模型进行求解，得到包括储能在风电典型日各时段的运行功率和SOC值的储能最优运行参数。本发明专利技术从源、网、荷的不同角度综合考虑了新能源机组的功率波动、削峰填谷等因素，构建对应的惩罚因子并引入目标函数中，实现了新能源的大范围消纳。实现了新能源的大范围消纳。实现了新能源的大范围消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法


[0001]本专利技术属于储能能量管理
，具体涉及一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法。

技术介绍

[0002]在21世纪，传统能源的急速消耗与环境污染问题的加剧正日益引起人们的重视，发展大规模新能源接入的新型电力系统成为当下电力行业的新趋势。由于新能源的随机性强、波动性大，随着其装机容量逐年上升，弃风、弃光现象也将日益严重，易造成不同时间尺度上的波动振荡问题，也给并网系统中机组调度的灵活性带来新的挑战。考虑到储能具有响应速度快、灵活可控、功率双向流动等优点，在大规模新能源集中并网系统中配置储能作为支撑，能更加有效的优化系统潮流，适应大规模高比例新能源的开发利用需求。在实际应用中，需综合考虑储能的投资运行成本与储能改善系统运行特性的效果，因此有必要研究储能在电网中的优化运行方法，以运行来指导规划。
[0003]在储能优化运行方面，目前的研究多集中在平抑功率波动、削峰填谷及用户侧优化。“马兰，谢丽蓉，叶林，路朋，王凯丰。基于混合储能双层规划模型的风电波动平抑策略（电网技术，2022，46(03):1016
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1029）”以平抑风电功率波动为目标，构建储能双层规划模型，并采用多目标哈里斯鹰算法求解储能运行策略。“陈满，陆志刚，刘怡。电池储能系统恒功率削峰填谷优化策略研究（电网技术，2012，36(09):232
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237）”针对储能参与削峰填谷应用场景对电化学储能的充放电策略进行优化，并提出了两种实用算法。“赵乙潼，王慧芳，何奔腾，徐伟娜。面向用户侧的电池储能配置与运行优化策略（电力系统自动化，2020，44(06):121
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128）”从用户侧经济性出发，通过构建储能月前和日内滚动优化模型，修正负荷预测误差，提升经济效益，同时通过储能性能约束来延长储能寿命。考虑到电源侧和电网侧储能优化的目的是减小新能源机组出力的不确定性，以及保证电网的安全可靠运行；而用户侧储能优化研究的重点多在于提高用户安装储能后的经济性，因此，电源、电网侧储能优化研究成果难以直接应用到用户侧，三者之间不能很好地融合，也就无法兼顾多场景的储能运行优化以提升新能源的消纳能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够实现新能源大范围消纳的源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法。
[0005]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，依次包括以下步骤：步骤A、构建考虑源、网、荷三侧不同应用场景的储能运行优化模型，该模型以系统总发电成本最小为目标函数：
上式中，为火电机组的运行成本，为总惩罚因子，、、分别为火电机组、风电机组、储能的发电功率，、、分别为电源侧惩罚因子、电网侧惩罚因子、负荷侧惩罚因子的权重系数；步骤B、在确定储能的容量和配置地点后，对储能运行优化模型进行求解，得到储能的最优运行参数，包括储能在风电典型日各时段的运行功率和SOC值。
[0006]所述电源侧惩罚因子、电网侧惩罚因子、负荷侧惩罚因子由下列公式计算得到：得到：得到：上式中，、、分别为平滑出力成本系数、弃电成本系数、t时段的峰谷套利成本系数，T为时段总数，为风电机组的数量，为风电典型日t时段内第j个风电机组输出的最大功率，为考虑弃风后t时段内第j个风电机组输出的平均功率，、、分别为t时段内电源侧第个储能、电网侧第个储能、用户侧第个储能的平均功率，为各时段的时长，为t时段内负荷用电功率。
[0007]所述火电发电机组的运行成本由以下公式计算得到：上式中，为火电机组的数量，T为时段总数，、、为成本系数，为t时段内第i个火电机组的出力。
[0008]所述目标函数的约束条件包括：功率平衡约束：
上式中，、、分别为火电机组、风电机组、储能的数量，、、分别为t时段内第i个火电机组、第j个风电机组、第k个储能的出力，为t时段内负荷用电所需功率；充放电约束：上式中，、分别为t时段内第k个储能放电前、后的总容量；旋转备用约束：上式中，为第i个火电机组的出力最大值，为t时段内系统的旋转备用容量；功率约束：上式中，为第i个火电机组的出力最小值，为风电典型日t时段内风电机组输出的最大功率，为t时段内第k个储能的平均功率；容量约束：上式中，为第k个储能的容量，、为第k个储能的容量最小、最大值。
[0009]所述步骤B采用遗传算法对储能运行优化模型进行求解，依次包括以下步骤：步骤B1、根据系统中网络支路和各节点的信息对遗传算法的参数进行初始化，生成初始群体；步骤B2、对初始种群进行可行性检测，筛选出可行个体；步骤B3、计算各可行个体的适应度值；步骤B4、依次进行选择、交叉、变异操作，生成新一代种群；步骤B5、判断迭代次数是否达到最大迭代次数，若未达到最大迭代次数，则返回步骤B2开始下一次迭代；若达到最大迭代次数，则输出储能的最优运行参数。
[0010]步骤B2中，所述可行性检测包括：将储能的配置容量与功率代入种群中进行优化求解，若有可行解，则将该可行解作为潮流计算的边界条件带入进行潮流计算，得到潮流解即可。
[0011]对于电网侧，在进行所述潮流计算后，检验线路的传输功率是否超过限制，排除超过限制的个体，并对各个机组出力进行调整，随后重新进行潮流计算。
[0012]所述潮流解包括系统中各母线节点的电压幅值和相角、各支路的功率分布。
[0013]所述步骤B4包括：先选择适应度值高的多个可行个体作为父代和母代种群，再随机选取种群中的两个个体，对包含不同特征的基因进行交换组合，交叉后产生新的子代，并通过步骤B2所采用的可行性检测筛选出可行个体，随后对于交叉产生的种群，随机挑选某个体的基因位置进行变异操作，并通过步骤B2所采用的可行性检测筛选出可行个体，即生成新一代种群。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法先构建考虑源、网、荷三侧不同应用场景的以系统总发电成本小为目标函数的储能运行优化模型，随后在确定储能的容量和配置地点后，对储能运行优化模型进行求解，得到储能的最优运行参数，包括储能在风电典型日各时段的运行功率和SOC值，一方面，该方法在确定储能的容量和配置地点的基础上，从源、网、荷的不同角度综合考虑了新能源机组的功率波动、削峰填谷、环境效益等多方面的因素，构建对应的惩罚因子，并将其引入目标函数中，以提升系统对新能源的接纳能力，实现了在电源侧优化电源结构、平滑新能源出力，在电网侧提高供电可靠性，在负荷侧提升电能质量的同时保证一定的经济性，有利于构建更加多元融合的储能体系；另一方面，在确定中长时间尺度的储能选址与容量的基础上单独进行短时间尺度的优化运行研究，能够将储能的优化运行与规划配置问题分离开来，避免了时间尺度的混乱，同时能够用于指导进行储能规划。因此，本专利技术不仅通过考虑源、网、荷三侧不同应用场景实现了新能源的大范围消纳，而且与规划配置问题分离开来，避免了时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，其特征在于：所述方法依次包括以下步骤：步骤A、构建考虑源、网、荷三侧不同应用场景的储能运行优化模型，该模型以系统总发电成本最小为目标函数：电成本最小为目标函数：上式中，为火电机组的运行成本，为总惩罚因子，、、分别为火电机组、风电机组、储能的发电功率，、、分别为电源侧惩罚因子、电网侧惩罚因子、负荷侧惩罚因子的权重系数；步骤B、在确定储能的容量和配置地点后，对储能运行优化模型进行求解，得到储能的最优运行参数，包括储能在风电典型日各时段的运行功率和SOC值。2.根据权利要求1所述的一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，其特征在于：所述电源侧惩罚因子、电网侧惩罚因子、负荷侧惩罚因子由下列公式计算得到：由下列公式计算得到：由下列公式计算得到：上式中，、、分别为平滑出力成本系数、弃电成本系数、t时段的峰谷套利成本系数，T为时段总数，为风电机组的数量，为风电典型日t时段内第j个风电机组输出的最大功率，为考虑弃风后t时段内第j个风电机组输出的平均功率，、、分别为t时段内电源侧第个储能、电网侧第个储能、用户侧第个储能的平均功率，为各时段的时长，为t时段内负荷用电功率。3.根据权利要求1或2所述的一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，其特征在于：所述火电发电机组的运行成本由以下公式计算得到：
上式中，为火电机组的数量，T为时段总数，、、为成本系数，为t时段内第i个火电机组的出力。4.根据如权利要求1所述的一种源网荷多约束条件下的电力系统储能优化运行方法，其特征在于：所述目标函数的约束条件包括：功率平衡约束：上式中，、、分别为火电机组、风电机组、储能的数量，、、分别为t时段内第i个火电机组、第j个风电机组、第k个储能的出力，为t时段内负荷用电所需功率；充放电约束：上式中，、分别为t时段内第k个储能放电前、后的总容量；旋转备用约束：上式中，为第i个火电机组的出力最大值，为t时段内系统的旋转备用容量；功率约束：上式中，为第i个火电机组的出力最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，任羽纶，赵红生，杨旋，王博，郭宇涵，唐飞，熊志，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：