一种生物质能-光伏-储能联合发电系统容量规划方法、系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术涉及综合能源规划领域，尤其涉及一种生物质能

【技术实现步骤摘要】
一种生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法、系统及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及综合能源规划领域，尤其涉及一种生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法、系统及可读存储介质。

技术介绍

[0002]生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电和沼气发电等。中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆数量巨大，通过秸秆发电进行有效利用，开发潜力将十分巨大；光伏发电也是应用最广泛的可再生能源发电技术。但是，由于生物质发电和光伏发电受季节性的影响也较大，在并网过程中会影响电网系统的稳定性，甚至会影响电网的安全稳定运行；为了保证电网的运行安全，会影响系统消纳分布式电源和接纳间歇性负荷的能力。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法、系统及可读存储介质，主要目的在于缓解季节波动性对生物质能出力和光伏出力波动的影响，提高可再生能源的利用率，提高系统消纳分布式电源和接纳间歇性负荷的能力。
[0004]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0005]一方面，本专利技术的实施例提供一种生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法，包括:
[0006]S1:建立生物质能电站模型；
[0007]S2:基于所述生物质能电站模型建立含有生物质能电站、光伏电站及储能的容量规划模型；所述容量规划模型以联合发电系统的总成本最小为目标函数；
[0008]S3：定义效果评价指标；
[0009]S4:求解步骤S2中所述容量规划模型得到符合所述效果评价指标的最优容量规划结果；所述最优容量规划结果为生物质能、光伏电站容量以及储能的容量。
[0010]进一步地，步骤S1中所述生物质能电站模型中生物原料的收集成本，主要包括生物原料的收购成本、运输费用和其他费用：
[0011][0012]式中，S
fuel
为收集成本；X
fuel
为燃料年收购成本；Y
fuel
为燃料年运输费用；Z
fuel
为其他费用；
[0013]燃料年收购成本由燃料年消耗量和燃料收购价格决定：
[0014]X
fuel
＝B
fuel
·
p
fuel
[0015]式中，B
fuel
为燃料年消耗量；p
fuel
为燃料收购价格；
[0016]燃料年消耗量取决于电站发电规模和机组年运行时间：
[0017]B
fuel
＝b
fuel
·
P
·
t
[0018]式中，b
fuel
为燃料消耗率；P为机组功率；t为机组年运行时间；
[0019]单位电能所需消耗生物原料量的计算公式为：
[0020][0021]式中，LHV
fuel
为燃料低位热值；η
e
为发电效率；
[0022]燃料运输费与收集量、生物原料分布密度、生物原料收集系数、生物原料可利用系数、单位运输费用等因素有关；
[0023]燃料运输费为：
[0024][0025]式中，k为由生物原料收集系数、可利用系数共同决定的综合系数；ρ为生物原料分布密度；c为单位运输费用；R为收集半径；
[0026]收集半径由燃料年消耗量决定：
[0027][0028]其他费用为：
[0029][0030]式中，α——其他费用占总收集成本的百分比；S
fuel
为收集成本。
[0031]进一步地，所述目标函数为：
[0032]minC
total
＝min(C
ST
+C
OP
·
C
BE
+S
fuel
‑
S
ESS
)
[0033]式中：C
total
为系统总成本；C
ST
为系统初始成本；C
OP
为运行维护成本；C
BE
为向电网的购电成本；S
ESS
为储能收益；S
EP
为环保收益；
[0034]将系统的初始成本折算至日初始成本，日初始成本为：
[0035][0036][0037]式中：f
DR
为折旧系数；W
bi
为生物质能电站容量；为生物质能电站单位容量的价格；W
pv
为光伏电站容量；为光伏电站单位容量的价格；W
ess
为储能容量；为储能单位容量的价格；d为折旧率；y为使用年限；
[0038]系统的运行维护成本为：
[0039][0040]式中：Δt
bi
为生物质能电站一天内的运行时间；Δt
pv
为光伏电站一天内的运行时间；Δt
ess
为储能一天内的运行时间；为单位时间内生物质能电站的运行维护成本；为单位时间内光伏电站的运行维护成本；分别为单位时间内储能的运行维护成本；
[0041]系统向电网的购电成本为：
[0042]C
BE
＝P(t)
·
Q
BE
[0043]式中：P(t)为t时刻电网电价；Q
BE
为t时刻系统向电网购买的电量；
[0044]储能收益：
[0045][0046][0047]式中:S
ess
为储能总收益；S
bt
为新增可再生能源并网收益；为季节i时段t的生物质能新增发电量，为季节i时段t的光伏新增发电量；p
bi
为物质能上网电价，p
pv
为光伏上网电价；
[0048]环保收益为：
[0049][0050]式中：w
bi
生物质能的日发电量；w
pv
为光伏的日发电量；N为污染物的种类数；为火力发电第k类污染物的环境价值成本；为生物质能发电第k类污染物的环境价值成本；为光伏发电第k类污染物的环境价值成本。
[0051]进一步地，所述效果评价指标包括：生物质能与光伏互补特性D；D越小时，系统的发电功率越能满足负荷需求，说明二者互补性越好，需要配置的储能容量也越小，成本越低。
[0052]进一步地，生物质能与光伏互补特性为生物质能发电和光伏发电的输出功率之和相对于负荷功率的波动，其表达式为：
[0053][0054]式中：D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法，其特征在于，包括:S1:建立生物质能电站模型；S2:基于所述生物质能电站模型建立含有生物质能电站、光伏电站及储能的容量规划模型；所述容量规划模型以联合发电系统的总成本最小为目标函数；S3：定义效果评价指标；S4:求解步骤S2中所述容量规划模型得到符合所述效果评价指标的最优容量规划结果；所述最优容量规划结果为生物质能、光伏电站容量以及储能的容量。2.根据权利要求1所述的生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法，其特征在于，步骤S1中所述生物质能电站模型中生物原料的收集成本，主要包括生物原料的收购成本、运输费用和其他费用：式中，S
fuel
为收集成本；X
fuel
为燃料年收购成本；Y
fuel
为燃料年运输费用；Z
fuel
为其他费用；燃料年收购成本由燃料年消耗量和燃料收购价格决定：X
fuel
＝B
fuel
·
p
fuel
式中，B
fuel
为燃料年消耗量；p
fuel
为燃料收购价格；燃料年消耗量取决于电站发电规模和机组年运行时间：B
fuel
＝b
fuel
·
P
·
t式中，b
fuel
为燃料消耗率；P为机组功率；t为机组年运行时间；单位电能所需消耗生物原料量的计算公式为：式中，LHV
fuel
为燃料低位热值；η
e
为发电效率；燃料运输费与收集量、生物原料分布密度、生物原料收集系数、生物原料可利用系数、单位运输费用等因素有关；燃料运输费为：式中，k为由生物原料收集系数、可利用系数共同决定的综合系数；ρ为生物原料分布密度；c为单位运输费用；R为收集半径；收集半径由燃料年消耗量决定：其他费用为：Z
fuel
＝αS
fuel
式中，α——其他费用占总收集成本的百分比；S
fuel
为收集成本。3.根据权利要求1所述的生物质能
‑
光伏
‑
储能联合发电系统容量规划方法，其特征在于，所述目标函数为：
min C
total
＝min(C
ST
+C
OP
+C
BE
+S
fuel
‑
S
ESS
)式中：C
total
为系统总成本；C
ST
为系统初始成本；C
OP
为运行维护成本；C
BE
为向电网的购电成本；S
ESS
为储能收益；S
EP
为环保收益；将系统的初始成本折算至日初始成本，日初始成本为：将系统的初始成本折算至日初始成本，日初始成本为：式中：f
DR
为折旧系数；W
bi
为生物质能电站容量；为生物质能电站单位容量的价格；W
pv
为光伏电站容量；为光伏电站单位容量的价格；W
ess
为储能容量；为储能单位容量的价格；d为折旧率；y为使用年限；系统的运行维护成本为：式中：Δt
bi
为生物质能电站一天内的运行时间；Δt
pv
为光伏电站一天内的运行时间；Δt
ess
为储能一天内的运行时间；为单位时间内生物质能电站的运行维护成本；为单位时间内光伏电站的运行维护成本；分别为单位时间内储能的运行维护成本；系统向电网的购电成本为：C
BE
＝P(t)
·
Q
BE
式中：P(t)为t时刻电网电价；Q
BE
为t时刻系统向电网购...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪坤，王云飞，张宏，聂晶，严冬梅，高雨洁，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：