[發(fā)明專利]一種計及典型場景的光儲聯(lián)合電站優(yōu)化運營方法

在審

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• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107423852A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 高亞靜;薛伏申;郭世梟;羅晶晶
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 石家莊君聯(lián)專利代理事務所(特殊普通合伙)13125
• 代理人: 趙立軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種計及典型場景的光儲聯(lián)合電站優(yōu)化運營方法，屬于光儲聯(lián)合電站優(yōu)化配置領域。

背景技術

在發(fā)展低碳經(jīng)濟的大背景下，中國對可再生能源的認可度越來越高。與常規(guī)能源發(fā)電相比，光伏發(fā)電具有安全清潔、儲量充足的優(yōu)點，在可再生資源中占據(jù)了重要地位，具有良好的發(fā)展前景，與之相關的應用技術也得到了迅猛發(fā)展。

光伏發(fā)電存在隨機性、波動性，大規(guī)模集中式光伏電站集群引起發(fā)電功率變化，并且其有功功率上調(diào)節(jié)能力較弱，將大量占用系統(tǒng)備用資源，影響電網(wǎng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。由于光伏發(fā)電隨機性等特性導致光伏并網(wǎng)后，光伏電站預測發(fā)電功率與實際發(fā)電功率存在偏差，導致系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量增加。因此，電力調(diào)度機構需要對光伏電站的日前發(fā)電功率預測精確度進行考核，光伏電站本身需要承擔相應的考核費用。

儲能電池具有快速雙向調(diào)節(jié)能力，在光伏發(fā)電站安裝儲能裝置對其發(fā)電功率進行調(diào)節(jié)控制，不僅可以有效抑制光伏發(fā)電發(fā)電功率的波動性，減少純光伏發(fā)電接入電網(wǎng)帶來的負面影響，還可以有效減小光伏電站實際發(fā)電功率與預測發(fā)電功率之間的偏差，減少電網(wǎng)企業(yè)的備用成本和光伏電站的考核費用。此外，還可充分挖掘電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務的潛力，將部分電池儲能容量投入到削峰填谷等輔助服務中去，獲得一部分額外的經(jīng)濟收益。可見，光儲聯(lián)合發(fā)電為大容量光伏集中并網(wǎng)提供新的解決思路，是未來的發(fā)展方向之一。

目前，光儲聯(lián)合發(fā)電項目主要以示范工程為主，如何充分合理地利用儲能電池系統(tǒng)，探索光儲聯(lián)合電站典型場景下可行的運營模式，是提高光儲聯(lián)合電站經(jīng)濟性的重要手段。光儲聯(lián)合電站的典型場景是指能夠反映光儲電站典型光伏發(fā)電功率時序特性的典型情況。由于光伏發(fā)電主要受光照影響，存在一定周期性和時序性^[8]，為減少計算量、保持分析結(jié)果的客觀性，可將全年四季光儲聯(lián)合電站的光伏發(fā)電功率情況劃分為合適的典型場景。

目前，國內(nèi)外對于光儲聯(lián)合電站典型場景運營模式的研究內(nèi)容較少，部分關于風電場和微電網(wǎng)典型場景分析的文獻以及關于光伏電站經(jīng)濟運行控制策略和儲能容量優(yōu)化配置的文獻可為本申請?zhí)峁﹨⒖肌Ｓ邢嚓P技術提出一種基于k均值聚類算法的典型場景分析方法，對計算周期內(nèi)微網(wǎng)中的大量風電/光伏發(fā)電功率和負荷原始數(shù)據(jù)進行同步聚類劃分，形成能夠反映計算周期內(nèi)歷史數(shù)據(jù)特征的典型場景集。有相關技術綜合考慮了風光發(fā)電功率特性、負荷特性、機組調(diào)峰特性、供熱機組熱電耦合特性、開機方式等因素，建立了含大規(guī)模風能和太陽能發(fā)電的年度時序生產(chǎn)模擬仿真模型。文獻[11] 基于時序分析思想，建立風電發(fā)電功率曲線和系統(tǒng)負荷曲線的時間序列，進而計算系統(tǒng)可接納風電電量。有相關技術考慮電網(wǎng)調(diào)度運行計劃的輸出功率參考值，以運行成本最小化為目標，構建了計及棄風能量和儲能損失能量的儲能容量優(yōu)化模型。有相關技術以風電場壽命周期內(nèi)儲能系統(tǒng)初始購置及更換總成本最低為優(yōu)化目標，建立了儲能容量優(yōu)化配置模型，并將電池壽命和運行控制策略納入優(yōu)化模型。有相關技術將能量型儲能同時應用于削峰填谷和計劃跟蹤兩種模式，但優(yōu)化模型中并未計及考核費用。

所以現(xiàn)在亟需研究出一種考慮發(fā)電收益、考核獎懲收益和儲能削峰填谷收益，對光儲聯(lián)合電站典型運行場景下的收益最優(yōu)化運營模式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于SOM聚類算法的典型場景劃分方法，對光儲聯(lián)合電站的不同典型運行場景進行分析；然后考慮發(fā)電收益、考核獎懲收益和儲能削峰填谷收益，建立了光儲聯(lián)合電站典型場景收益最優(yōu)化模型；最后利用該模型，對光儲聯(lián)合電站典型運行場景下的收益最優(yōu)化運營方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種計及典型場景的光儲聯(lián)合電站優(yōu)化運營方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)對待優(yōu)化運營光儲聯(lián)合電站在一年內(nèi)的光伏發(fā)電功率按照季節(jié)分類進行分析；對每個季節(jié)的每一日光伏發(fā)電功率進行同一時間間隔采樣獲得采樣數(shù)據(jù)；采用自組織映射聚類算法將采樣數(shù)據(jù)訓練形成每個季節(jié)的光伏日發(fā)電功率曲線，并分類；然后求取每個季節(jié)的每類光伏日發(fā)電功率曲線的聚類中心，作為此季節(jié)的一種典型場景的光伏預測發(fā)電功率曲線；

(2)對每個季節(jié)的每種典型場景的光伏預測發(fā)電功率曲線采用自組織映射聚類算法再次進行分類，并求取相應曲線的聚類中心，作為此季節(jié)的相應典型場景下不同情況下的光伏實際發(fā)電功率曲線；