[發明專利]一種基于機組組合的儲能電站容量確定方法

在審

• 申請號: 201811492272.2
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109586286A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 周博然;浦勇超;吳港;王睿;宋明剛;蔡健;馬宗樂;魯國起
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司大連供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/46
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

1.一種基于機組組合的儲能電站容量確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1:接收電力系統未來24小時負荷需求數據，風電場出力預測數據；接收水電站庫容數據及未來各時段天然來水量預測數據；接收電力系統水、火電機組數據，線路容量數據，輸入n組儲能電站容量；其具體數據為:

p_i,t為火電機組i在t時刻的功率輸出；p_h,t為水電機組h在t時刻的輸出功率；p_k,t為儲能機組k在t時段的發電或者儲能功率；Pl_l,t為節點l在t時段負荷；Pw_k,t為風電場k在t時刻的功率輸出；Vs,t為水庫s在t時刻的庫容；nq_j為水庫j在t時刻的自然來水量；

S2:設初始儲能電站容量編號k＝1；

S3:對電力系統機組組合問題進行線性化建模，根據運行要求選擇目標函數和約束條件，包括等式約束條件和不等式約束條件，構成混合整數線性規劃問題；

S4：將第k組儲能電站容量數據,k＝1,2,...,n，帶入步驟3所構成的混合整數線性規劃問題；

S5:求解步驟3所構成的混合整數線性規劃問題，獲得第k組儲能電站容量對應的系統運行費用；

S6:檢查是否獲得n組儲能容量下的系統運行費用；如果已獲得所有數據，則輸出n組儲能容量下的系統運行費用，如果機組組合問題無解，則設系統運行費用為無窮大，即不考慮該種情況；

S7:如果沒有獲得所有n組儲能機組容量下的系統運行費用，令k＝k+1并返回步驟4；

S8:對比所得所有n組儲能機組容量下的系統運行費，求得一個合適的儲能電站容量。

2.根據權利要求1所述基于機組組合的儲能電站容量確定方法，其特征在于，所述步驟3混合整數線性規劃問題中對于風電場的出力，每個時段只需要考慮2種極端情景，即風電出力預測區間的兩個端點。

3.根據權利要求1所述基于機組組合的儲能電站容量確定方法，其特征在于，所述步驟3混合整數線性方程中的目標函數以及約束條件為：

目標函數是降低預計情景(風電出力為預計值Pwf)下的系統發電費用：

其中，F為火電發電費用，ST為火電啟停費用，C為儲能機組使用費用，Ng為火電機組數目，Nt為機組組合時段數；因為水電發電成本很低，不考慮其發電成本；

約束條件為：

Q_h,t≥QS_h(I_h,t-I_h,t-1)，Q_h,t≥0 (8)

p_h,t＝f(q_h,t,V_j,t) (11)

p_k,t＝αg_kvg_k,t-αl_kvl_k,t (12)

ug_k,t+ul_k,t≤1 (15)

A_k,t+1-A_k,t＝vl_k,t-vg_k,t (16)

R(u,I,ug,ul)≥0 (22)

其中，方程(2)為系統功率平衡約束，p_i,t為火電機組i在t時刻的功率輸出；p_h,t為水電機組h在t時刻的輸出功率；p_k,t為儲能機組k在t時段的發電或者儲能功率，正值表示發電，負值表示儲能；Pl_l,t為節點l在t時段負荷；Pw_k,t為風電場k在t時刻的功率輸出；方程(3)為系統線路潮流約束，Ts表示線路潮流傳輸分配系數矩陣；FL_l表示線路l的可以承受的最大潮流；方程(4)表示水電機組最大、最小出力約束；I_h,t為水電機組h在t時刻的運行狀態，1表示在線狀態，0表示離線狀態；P_h、為機組h允許的最小、最大出力；方程(5)表示水電機組的最大、最小過水量約束；q_h,t為水電機組h在t時刻的輸出功率；q_h、為水電機組h單位時段最小、最大過水量；方程(6)表示水庫庫容量約束；Vs,t為水庫s在t時刻的庫容；V_s、為水庫s的允許庫容下、上限；方程(7)表示調度結束后剩余庫容約束；V_s,T+1為調度時段結束后剩余庫容上、下限；方程(8)表示水電機組啟動用水，其中Q_h,t為機組h在t時刻的實際啟動耗水量，QS_h為機組h的啟動耗水量，本文的實際啟動耗水量包含啟動耗水量和棄水量；方程(9)表示水庫平衡約束，其中nq_j為水庫j在t時刻的自然來水量；水庫j是水庫i的直接下游水庫，水庫i的放水經過時段Δt_i到達水庫j；方程(10)表示水庫單位時段允許的最大放水量，Qv_s為水庫s單位時段最大允許放水量；方程(11)表示水電機組出力與用水量、水庫水位之間的關系；方程(12)表示儲能電廠發電/儲能量；αg_k、αl_k為儲能機組k發電、儲能損耗系數，其中αg_k≤1、αl_k≥1；vg_k,t、vl_k,t為發電消耗、儲能增加的能量；方程(13)表示單位時段發電消耗儲能量上、下限；ug_k,t為儲能機組k在t時段發電狀態變量，1表示發電狀態，0表示非發電狀態；vg_k、為儲能機組k發電狀態下單位時段最小、最大發電消耗儲能容量；方程(14)表示單位時段儲能增加儲能量上、下限；ul_k,t為機組k在t時段儲能狀態變量，1表示儲能狀態，0表示非儲能狀態；vl_k、為機組k儲能狀下態單位時段最小、最大增加儲能容量；方程(15)表示儲能機組在且僅在儲能、發電或停運三種狀態之一；方程(16)表示相鄰時段儲能容量約束；A_k,t為機組k在t時段的儲能量；方程(17)為儲能量上、下限約束；A_k為機組k的儲能容量上、下限；方程(18)表示調度結束后剩余儲能容量限制；方程(19)表示火電機組出力約束；u_i,t為火電機組i在t時刻的運行狀態，1表示在線狀態，0表示離線狀態；P_i，為火電機組i的最小，最大出力限制；方程(20)表示火電機組最小啟停時間約束，T_i,on、T_i,off為機組i已經連續在線、離線時間，T_i,up、T_i,down為機組i的最小連續在線、離線時間；方程(21)表示火電機組爬坡能力約束，其中Up_i(Dp_i)為發電機組i在一個時段內的最大上(下)爬坡能力；SU_i為發電機組i啟動后第一個時段最大出力；SD_i為發電機組i關機前一個時段最大出力；方程(22)為系統基于極端情景(風電出力為區間端點Pwl、Pwu)的備用約束，具體形式如方程(23)-(30)；

基于極端情景的備用約束條件為：

其中，上標l、u分別對應風電出力為區間端點Pwl、Pwu的情景，方程(23)-(27)為應對風電不確定性的發電能力備用，方程(28)為應對風電不確定性的爬坡能力備用，方程(29)-(30)為應對風電不確定性的線路輸送容量備用，當Ts>0時，TP_max(min)＝Ts×Pw^u(l)；當Ts<0時，TP_max(min)＝Ts×Pw^l(u)。