[發明專利]一種基于多目標尋優的多能互補系統的設計方法

有效

• 申請號: 202010224858.1
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111313480B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 倪昕;王華;王葵;田龍虎;童彤;王劍釗;任鑫
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/28;H02J3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種基于多目標尋優的多能互補系統的設計方法，根據風電和光電系統的資源稟賦，得到其裝機容量，根據風電和光電的特性模型，建立起輸出功率與裝置容量的關系和綜合輸出功率，用火電系統和儲能系統平抑光電和風電系統的波動，得出綜合能源系統的整體輸出功率，設定波動約束條件，并得到各系統配置容量與系統功率以及波動率之間的關系，以最小波動為目標，建立綜合能源系統收益投資及碳排放關系，確定多目標的權重系數，通過多目標尋優算法，計算各子系統的設計容量，為利用將風電和光電大發時段的棄風和棄光電量通過儲能系統加以利用，合理解決能源的綜合利用問題提供依據。

技術領域

本發明屬于綜合能源大基地建設技術領域，具體涉及一種基于多目標尋優的多能互補系統的設計方法。

背景技術

21世紀后，能源危機和環境污染成為人類日益關注的焦點，這促使大規模開發利用風電、光伏等可再生新能源成為重要的研究方向。為有效緩解我國對能源的巨大需求，建立能源基地，大規模集中式的開發風電和光伏成為未來的發展趨勢。但是，以新能源為主的大型能源基地的設計開發，亟待解決兩大難題。一是由于風、光等可再生資源的隨機性、間歇性，導致其輸出電能功率波動較大，在高滲透率的情況下，對電網的沖擊比較大，必須配備大容量的儲能系統；二是綜合能源系統的規劃和運行優化牽涉多個利益主體，他們之間存在各種各樣的耦合關系，投資回報率難以確定。

目前，綜合能源系統是一種新型的能源供給方式。在綜合能源系統中，包括風電、太陽能、火電、儲能等多種能源方式，這些能源通過先進的信息技術和控制技術，實現了不同能源子系統之間的協調運行。如何協同解決能源大基地項目能源綜合利用率、可再生能源消納、各種能源投資收益、碳排放最小化等綜合性問題，是目前研究的重點方向。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于多目標尋優的多能互補系統的設計方法，為利用其中的火電系統、風力發電系統、光伏發電系統，并優先利用其中的風力發電系統和光伏發電系統源獲取能量；利用其中的儲能系統來一定程度的平抑該綜合能源項目的功率輸出，提高整個能源基地項目接入電網的電能品質，將風電站和光伏電站大發時段的棄風和棄光電量通過儲能系統加以利用，合理解決能源的綜合利用問題提供理論依據。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種基于多目標尋優的多能互補系統的設計方法，包括以下步驟，

步驟1，對能源基地規劃區域內風和光資源稟賦進行分析，得到風力發電系統和光伏發電系統裝機容量的最大范圍，

步驟2，根據典型年風速時間特性模型，結合風電發電量與風速的關系，建立風力發電系統發電功率與裝機容量的關系函數；根據典型年光照時間特性模型，結合光伏發電量與光照強度的關系，建立光伏發電系統發電功率與裝機容量的關系函數；進而得出風光發電綜合輸出功率；

步驟3，利用火電系統和儲能系統的調峰屬性，來平抑光伏發電系統和風力發電系統綜合輸出功率；根據火電系統和儲能系統的實時輸出功率，以及需要平抑的光伏發電系統和風力發電系統輸出功率，得出綜合能源系統的整體輸出功率；

步驟4，基于步驟3所得綜合能源系統整體輸出功率的基礎上，設定波動約束條件，使得新能源系統的輸出功率波動小于設定的閾值；建立風力發電系統配置容量、光伏系統配置容量、火電配置容量、儲能配置容量、系統功率以及波動率之間的關系函數；

步驟5，根據典型年份的風速時間特性模型和光照時間特性，以最小的功率波動為目標，確定綜合能源系統中風力發電系統、光伏發電系統、火電系統以及儲系統隨時間的運行狀態和輸出功率；

步驟6，結合步驟5所得結果以及步驟4所得關系函數，建立綜合能源系統的收益、投資；建立綜合能源系統的碳排放和各個子系統容量配置之間的關系函數；