[發明專利]一種水光互補系統中光伏電站容量優化方法

有效

• 申請號: 201710488568.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107240932B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 程林;李蘊;黃仁樂;趙二崗;張放;徐紹軍;賈東強;孫健;王存平;錢葉牛;常乾坤;張再馳;王海云
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網北京市電力公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 11327 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

1.一種水光互補系統中光伏電站容量優化方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)建立光伏電站容量優化模型的目標函數：

式(1)中，f為目標函數，Pr{·}表示{·}中事件成立的概率，β是事先給定的目標函數的置信水平，是目標函數f在保證置信水平至少是β時所取得最大值，T表示調度周期的時段個數，Δt表示時段歷時，P_hy,t表示t時段的水電站有功出力，c_hy表示水電站的上網電價，P_pv,t表示t時段的光伏電站有功出力，P_drop,t表示t時段的光伏電站的棄光功率，c_pv表示光伏電站的上網電價，P_re,t表示t時段的備用機組有功出力，w_re表示備用機組的出力偏離懲罰系數；

2)建立光伏電站容量優化模型的約束條件：

2.1)、系統的功率平衡約束：

P_eq＝(P_pv,t-P_drop,t)+P_re,t+P_hy,t (2)

式中，P_eq表示水光互補系統的等效開機容量；

2.2)機組備用出力約束：

0≤P_re,t≤P_eq (3)

2.3)與光伏電站相關約束：

C_pv≥0 (4)

式(4)中，C_pv是光伏電站裝機容量，式(4)表示光伏容量大于等于0；

P_pv,t＝P_pv,base,tC_pv (5)

式(5)為光伏出力與光伏容量的關系式，P_pv,base,t表示t時段的基準功率值，假設光伏電站的出力服從正態分布μ_t、σ_t分別為t時段光伏電站出力的均值和標準差，通過模擬得到t時段的基準功率值P_pv,base,t；

0≤P_drop,t≤P_pv,t (6)

式(6)表示t時段的棄光功率P_drop,t應小于等于該時段的光伏電站的有功出力P_pv,t；

式(7)表示t時段的光伏出力波動率小于等于統計波動率ε_pv,t的概率大于等于置信度α_t，α_t為與ε_pv,t對應的概率值，T_pv表示光伏開機時段集合，即T_pv時段內的光伏出力大于0；

2.4)棄光率約束：

式(8)中γ_pv表示光伏電站的棄光率，表示光伏電站的棄光率約束上限；

2.5)與水電站相關的約束：

式(9)是水電機組出力約束，P_hy是水電機組有功出力下限，是水電機組有功出力上限；式(10)是下泄流量約束，q_t是t時段的下泄流量，q是下泄流量下限，是下泄流量上限；式(11)是庫容大小約束，V_t是t時段的庫容，V和分別是水庫庫容下限和水庫庫容上限，V和分別取所選調度周期內的最大、最小庫容；式(12)是水量平衡約束，V_t+1是t+1時段的庫容，q_stream,t是t時段的自然來水，下泄流量等于水電機組的發電流量，V_t取t時段初的水庫庫容大小作為該時段的庫容值；

2.6)水光互補運行周期內調度用水量約束：

|V_T-V_plan|≤δ_hy (15)

式(15)的約束表示水光互補運行周期內調度用水量保持在庫容變化要求內；

式中，V_T表示調度時段末的庫容，V_plan表示調度時段末計劃削減到的庫容值，δ_hy表示庫容控制精度要求；

2.7)轉換成線性約束后的水電轉換關系約束：

式(16)至式(20)為轉換成線性約束后的水電轉換關系的約束,

其中，r表示水頭區間分段數，R為水頭區間分段數集合，H_t為t時段的水頭高度，H_r、H_r-1分別為r段水頭區間的最大、最小值，S_r,t表示t時段水庫庫容位于r段水頭區間的0或1狀態變量，q_r,t表示t時段位于r段水頭區間的水電機組下泄流量，K_r為位于r段水頭區間的水電機組出力與下泄流量的線性系數；

3)光伏電站容量優化模型的求解：

3.1)輸入水電站、光伏電站以及系統的基本參數；

3.2)據各個時段光伏電站出力的統計數據，擬合得到各個時段光伏電站出力的均值μ_t和標準差σ_t，隨機生成N個滿足正態分布的光伏電站出力序列，對于任意光伏出力序列，t時段光伏電站出力P_pv,t服從正態分布

3.3)設置計數變量n，置n＝0，檢驗N個光伏電站出力序列是否滿足約束式(7)；若滿足，則n＝n+1，否則n＝0；

3.4)若對于n/N≥α_t均成立，則模擬成功；不成立則返回步驟3.2)和步驟3.3)重新產生N個光伏出力序列并檢驗約束式(7)；

3.5)對于N個光伏出力序列，代入光伏電站容量優化模型，使用線性規劃方法求解，得到目標函數值f_i，i＝1,2,…N；對N個目標函數值排序，取N₀＝int(βN)，int為取整函數，第N₀個最大目標函數值即為所求解。