一种面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，该方法可量化电力系统发电数据、节点数据、综合数据、储能数据、传输数据五个方面的因素对系统的影响，通过建立一个随机线性规划模型，模拟发电和存储容量扩展下系统的反馈情况，进而在规划时间步长和调度时间步长两个时间尺度上做出最优决策，实现全局成本最小化的灵活响应。本发明专利技术能够改善电力系统未来发展的科学性、可靠性，实现各能源子系统的效益最大化和整个电力系统的管理高效化，为提高电力系统管理水平提供技术支持。术支持。术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法。

技术介绍

[0002]在能源结构转型的背景下，能源供应正朝着市场化、分布化和智能化的方向发展，能源结构转型除了大幅减小能源需求的措施外，电力系统的低成本脱碳需要高份额的可再生能源比例并增加电力市场交易；低碳化是未来电力系统发展的主要方向，考虑到经济社会发展的电力需求和各类电源的发展约束，以在2030年前尽早实现碳排放达峰为目标，对近中期电力低碳发展进行量化分析，同时将规划和调度优化进行考虑，建设考虑低碳化转型的上优化方法对于电力系统发展具有重要意义。
[0003]现有技术中，如公开号为CN113078684A的中国专利技术专利于2021年7月06日公开的《一种基于双层优化的区域能源社区规划方法》，其双层优化模型，规划层以年综合成本最低为目标，运行层以年运行成本最低为目标，得到区域能源最优配置，从而通过各个能源系统间的协调互补，以提高各种设备、能源的利用效率和系统综合效益。
[0004]然而专利技术人在实施上述方案时发现，在该方案中仅以能源社区中的能源设备，例如风力发电机、热电联产机组、电锅炉、热泵、蓄热罐等作出出力约束，并没有考虑电力系统全局成本，因此，如何以电力系统全局成本最小化为目标，实现电力系统的全局规划成为了目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上技术问题中的至少一项，本专利技术提供了一种电力系统随机线性规划调度双优化方法，其考虑电力系统全局成本，以随机线性模型实现全局成本最小化灵活响应。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种随机线性规划调度双优化，包括以下步骤：
[0007]步骤S10：建立包含规划时间步和调度时间步的随机线性调度规划双优化模型的目标函数；
[0008]步骤S20：设定包含考虑碳成本建设的规划建设约束条件；
[0009]步骤S30：设定包含考虑碳成本运行的电网运行约束条件；
[0010]步骤S40：设定电力系统典型场景和工作时间；
[0011]步骤S50：同时寻求最优调度方案和最优系统运行方案，并进行仿真计算。
[0012]在本专利技术一些实施例中，所述步骤S10中，建立随机线性调度规划双优化模型的目标函数，该目标函数满足以下原则：
[0013]1)将建设成本、电力系统内各设备的初始容量作为模型的初始输入；
[0014]2)以规划时间步长和调度时间步长两个时间尺度确定电力系统建设规范和调度运行的最小成本；
[0015]3)基于历史运行数据进行聚类分析进行运行场景的划分，确定不同运行场景的持
续时间。
[0016]在本专利技术一些实施例中，随机线性调度规划双优化模型的目标函数如下：
[0017][0018]其中，集合表示规划时期，集合表示操作周期，集合Ω表示运行场景；输入参数c
i
表示规划期的建设成本，q
i
表示规划期的运行成本；为各场景下的权重，h
i,h,ω
为决策变量的上限值，变量x
i
表示在时期i∈I的规划决策，变量y
i,h,ω
表示在规划时期i∈I、操作周期运行场景ω∈Ω下的运行决策；π
ω
表示场景ω∈Ω发生的概率。
[0019]在本专利技术一些实施例中，所述步骤S20中包含考虑碳成本建设的规划建设约束条件包括：
[0020]δ
i
＝(1+r)
‑
n(i
‑
1)
ꢀꢀ
(2)
[0021]其中，r表示以r的年贴现率对所有未来成本进行贴现，n表示每个规划期间隔为n年。
[0022]在本专利技术一些实施例中，计算规划时期为i，发电、存储或运输设备a每MW的建设成本InvCost
i,a
的计算公式为：
[0023][0024]其中，AnnualCost
p,a
是年运行总成本，δ是贴现率，τ是各规划时期的间隔年数，是规划总期数，L
a
是设备的使用寿命。
[0025]在本专利技术一些实施例中，计算规划时期为p、节点n中发电设备类型g的初始容量InitCap
n,g,p
：
[0026]InitCap
n，g，p
＝RefInitCap
n，g
(1
‑
ScaleInitCap
n，g，p
)
ꢀꢀ
(4)
[0027]其中，RefInitCap
n，g
是参考初始容量，ScaleInitCap
n，g，p
是参考初始容量在该时期中已退役的份额；
[0028]最终获得所有资产投资成本的上下界边界条件：
[0029]I
i，min
≤δ
i
c
i
x
i
≤I
i，max
[0030]其中，I
i，max
为资产投资的上界，I
i，min
为资产投资的下界。
[0031]在本专利技术一些实施例中，所述步骤S30中包含考虑碳成本运行的电网运行成本约束条件包括：
[0032][0033]其中，CapCost
i，a
为传输成本，WACC为加权平均资本成本，FixOMCost
i，a
为设备维护固定成本，AnnualCostCCS
i，a
为CCS发电设备处理二氧化碳会产生额外的运输和存储的固定成本；
[0034]在AnnualCostCCS
i，a
的计算公式为：
[0035][0036]其中，CO2Rem
i，a
是CCS发电设备a所去除的二氧化碳比例，CO2
i，a
是以tCO2/GJ为单位的CO2因子，ε
a
是发电设备的燃料转换效率，FixT&SCost
p，a
为处理单位二氧化碳设备固定
成本；
[0037]计算规划时期为p，发电设备g的运行成本OpCost
p，g
：
[0038][0039]其中，VarOMCost
g
为发电设备运行维护的可变成本，ε
g
是发电设备的燃料转换效率，FuelCost
p，g
是燃料成本；
[0040]对于CCS发电设备，考虑为处理二氧化碳会产生额外的运输和存储的可变成本VarT&SCost
p，g
为
[0041][0042]其中，CO2Price
p，g
为二氧化碳购买价格，VarT&SCost
p，g
为处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：建立包含规划时间步和调度时间步的随机线性调度规划双优化模型的目标函数；步骤S20：设定包含考虑碳成本建设的规划建设约束条件；步骤S30：设定包含考虑碳成本运行的电网运行约束条件；步骤S40：设定电力系统典型场景和工作时间；步骤S50：同时寻求最优调度方案和最优系统运行方案，并进行仿真计算。2.根据权利要求1所述的面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，所述步骤S10中，建立随机线性调度规划双优化模型的目标函数，该目标函数满足以下原则：1)将建设成本、电力系统内各设备的初始容量作为模型的初始输入；2)以规划时间步长和调度时间步长两个时间尺度确定电力系统建设规范和调度运行的最小成本；3)基于历史运行数据进行聚类分析进行运行场景的划分，确定不同运行场景的持续时间。3.根据权利要求1所述的面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，随机线性调度规划双优化模型的目标函数如下：其中，集合表示规划时期，集合表示操作周期，集合Ω表示运行场景；输入参数c
i
表示规划期的建设成本，q
i
表示规划期的运行成本；为各场景下的权重，h
i,h,ω
为决策变量的上限值，变量x
i
表示在时期i∈I的规划决策，变量y
i,h,ω
表示在规划时期i∈I、操作周期运行场景ω∈Ω下的运行决策；π
ω
表示场景ω∈Ω发生的概率。4.根据权利要求1所述的面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，所述步骤S20中包含考虑碳成本建设的规划建设约束条件包括：δ
i
＝(1+r)
‑
n(i
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，r表示以r的年贴现率对所有未来成本进行贴现，n表示每个规划期间隔为n年。5.根据权利要求4所述的面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，计算规划时期为i，发电、存储或运输设备a每MW的建设成本InvCost
i,a
的计算公式为：其中，AnnualCost
p,a
是年运行总成本，δ是贴现率，τ是各规划时期的间隔年数，是规划总期数，L
a
是设备的使用寿命。6.根据权利要求5所述的面向电力系统低碳转型的随机线性规划调度双优化方法，其特征在于，计算规划时期为p、节点n中发电设备类型g的初始容量InitCap
n,g,p
：InitCap
n,g,p
＝RefInitCap
n,g
(1
‑
ScaleInitCap
n,g,p
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
其中，RefInitCap
n,g
是参考初始容量，ScaleInitCap
n,g,p
是参考初始容量在该时期中已退役的份额；最终获得所有资产投资成本的上下界边界条件：I
i,min
≤δ
i
c
i
x
i
≤I
i,max
其中，I
i,max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉方，黄地，赵天辉，周前，黄成，徐佳琪，刘汇川，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：