【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统，具体涉及一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法及装置。
技术介绍
1、电化学储能凭借其快速功率调节以及兼具供蓄能力的特征，在平滑间歇式能源功率波动、削峰填谷、改善电压质量以及提供备用电源等方面都发挥了较大作用，是新型电力系统实现对广泛接入的可再生能源灵活调节以及网络优化运行的关键所在。抽水蓄能是一种比较成熟、容量大、度电成本低、设备折旧慢的储能技术，也是保障新型电力系统安全和促进新能源消纳的关键。然而，现有专利和文献并未同时研究新型电力系统中抽水蓄能和电化学储能的协同规划。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中提到的至少一个问题，本专利技术提出了一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法及装置。
2、一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，包括以下步骤：
3、步骤s1，建立抽水蓄能和电化学储能的运行特性模型，其中，抽水蓄能运行特性模型约束条件的公式为：
4、
5、
6、公式中，和分别为场景s下t时段节点i上抽水蓄能的发电和抽水状态变量，和分别为场景s下t时段节点i上抽水蓄能的发电功率、抽水功率和总功率，和分别为节点i上抽水蓄能发电功率和抽水功率上限，和分别为场景s下t时段节点i上抽水蓄能上库容和下库容，和分别为节点i上抽水蓄能上水库最小库容和最大库容，和分别为节点i上抽水蓄能下水库最小库容和最大库容，为发电的平均水量-电量转换系数，为抽水的平均水量-电量转换系数，为节点i上抽水蓄能的效率
7、电化学储能运行特性模型约束条件的公式为：
8、
9、公式中，和分别为场景s下t时段节点i上电化学储能的充电和放电状态变量，和分别为场景s下t时段节点i上电化学储能的充电功率、放电功率和总功率，和分别为节点i上电化学储能的充电功率和放电功率上限，为场景s下t时段节点i上电化学储能的电量，和分别为节点i上电化学储能的最大电量和最小电量，ηes,c和ηes,f分别为电化学储能的充电效率和放电效率。
10、本文专利技术提出了一种抽水蓄能和电化学储能运行特性模型的方法，根据该方法构建的运行特性模型能够充分反映抽水蓄能和电化学储能的运行机理和响应特性。
11、步骤s2，构建电力系统抽水蓄能和电化学储能的双层非线性规划模型，具体地，该双层非线性规划模型包括上层规划模型和下层运行模型，其中，上层规划模型的目标函数为：
12、min call＝cinv+cope (12)
13、cinv＝cps+ces (13)
14、
15、公式中，cinv为投资成本，cope为运行成本，mincall为最小化年化总成本，为节点i上规划的抽水蓄能的功率，和分别为节点i上规划的抽水蓄能的上水库容量和下水库容量，和分别为抽水蓄能单位功率和单位库容投资成本，rps为抽水蓄能投资回收系数，和分别为节点i上规划的电化学储能的功率和容量，和分别为电化学储能单位功率和单位容量投资成本，res为电化学储能投资回收系数，r为折现率，τps和τes分别为抽水蓄能和电化学储能的寿命。
16、上层规划模型的约束条件包括抽水蓄能规划约束和电化学储能规划约束，其中，
17、抽水蓄能规划约束的公式为：
18、
19、公式中，为节点i规划的抽水蓄能的功率上限，和分别为节点i规划的抽水蓄能的上水库和下水库容量上限。
20、电化学储能规划约束的公式为：
21、
22、公式中，为节点i规划的电化学储能的功率上限，为节点i规划的电化学储能的容量上限。
23、下层运行模型的目标函数为：
24、
25、
26、公式中，mincope为最小化运行成本，为火电机组燃料成本，为火电机组启停成本，cres为弃风弃光惩罚成本，为场景s下t时段火电机组k的功率，为场景s下t时段火电机组k的运行状态变量，和为火电机组k的燃煤费用系数，为场景s的天数，为火电机组k的启停成本，和分别为场景s下t时段光伏电站k的预测出力和实际出力，和分别为场景s下t时段风电场k的预测出力和实际出力，cpv和cwt分别为弃光和弃风惩罚成本系数。
27、下层运行模型的约束条件包括潮流约束、火电运行约束、光伏运行约束、风电运行约束、抽水蓄能运行约束、电化学储能运行约束和旋转备用约束，其中，潮流约束的公式为：
28、
29、公式中，为输电网中线路集合，和分别为输电网节点i连接的火电机组、光伏电厂和风电场集合，为场景s下t时段输电网节点i的有功功率，为场景s下t时段输电网节点i上常规负荷的有功功率，为场景s下t时段输电网线路ij传输的有功功率，θi,t,s为场景s下t时段输电网节点i的电压相角，bij为线路ij的电纳，和分别为输电网节点i的电压相角上限和下限，为输电网线路ij的最大传输容量。
30、火电运行约束的公式为：
31、
32、
33、公式中，和分别为火电机组k的出力下限和上限，和分别为场景s下t时段火电机组k的开机状态变量和停机状态变量，和分别为火电机组k的降坡速率和爬坡速率上限，和为火电机组k的最小开机时间和关停时间。
34、光伏运行约束的公式为：
35、
36、风电运行约束的公式为：
37、
38、抽水蓄能运行约束的公式为：
39、
40、电化学储能运行约束的公式为：
41、
42、
43、旋转备用约束的公式为：
44、
45、公式中，和分别为场景s下t时段系统的向上和向下旋转备用容量，rload、rpv和rwt分别为负荷、光伏和风电所需旋转备用率。
46、针对现有专利和文献并未同时研究新型电力系统中抽水蓄能和电化学储能协同规划的不足，本文专利技术提出了一种构建电力系统抽水蓄能和电化学储能双层优化规划模型的方法，根据该方法构建的双层优化规划模型，能够实现抽水蓄能和电化学储能的协同规划，包括选择抽水蓄能和电化学储能位置、配置抽水蓄能和电化学储能的功率和容量。
47、步骤s3，将构建的电力系统抽水蓄能和电化学储能双层非线性规划模型，转化为单层线性规划模型，具体包括步骤：
48、步骤s301，将构建的电力系统抽水蓄能和电化学储能双层优化规划模型，转化为双层线性规划模型，具体转化过程为：
49、首先，将公式(24)转换为公式(53)，公式(53)具体如下：
50、
51、公式中，为分段数，为场景s下t时段火电机组k在第n个分段区间的实际出力，为火电机组k在第n个分段区间的斜率，为火电机组k运行在最小出力时的费用；为火电机组k在第n个分段区间的最大出力。
52、然后，对公式(25)和公式(33)中二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的抽水蓄能运行特性模型，其约束条件的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的电化学储能运行特性模型，其约束条件的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S2中所述的双层非线性规划模型，具体地，该双层非线性规划模型包括上层规划模型和下层运行模型。
5.根据权利要求4所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，所述上层规划模型的目标函数为：
6.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S3包括步骤：
7.据权利要求6所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S301中所述的将构建的电力系统抽水蓄能和电化学储能双层优化规划模型转化为双层线性规划模型，具体
8.据权利要求6所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤S302中所述的将转化后的双层线性规划模型中的下层运行模型转化为上层规划模型的附加约束，具体转化过程包括步骤：
9.一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划装置，其特征在于，该装置包括：抽水蓄能和电化学储能运行特性模型构建模块、电力系统抽水蓄能和电化学储能双层非线性规划模型构建模块、双层非线性规划模型求解模块。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤s1中所述的抽水蓄能运行特性模型，其约束条件的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤s1中所述的电化学储能运行特性模型，其约束条件的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，步骤s2中所述的双层非线性规划模型，具体地，该双层非线性规划模型包括上层规划模型和下层运行模型。
5.根据权利要求4所述的一种用于电力系统蓄能储能的双层优化规划方法，其特征在于，所述上层规划模型的目标函数为：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：余顺江，王韵楚，谢东亮，张卉琳，林振智，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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