[發明專利]考慮緩解電力缺口場景的儲能選址定容優化方法

在審

• 申請號: 202010471828.0
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111859608A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 曾平良;豐俊杰;代倩
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F113/04;G06F113/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發明提出考慮緩解電力缺口場景的儲能選址定容優化方法，通過以下步驟進行實現：獲得發電機組出力數據、可再生能源數據以及負荷數據；對數據進行預處理，根據實際的系統需求，設定儲能電站初始數據；考慮儲能電站代替調峰機組參與電網調峰的系統功率約束，以儲能系統經濟效益最大為目標，建立考慮緩解電網供電缺口的儲能選址定容綜合目標模型；通過Matlab仿真平臺利用隨機生產模擬算法對模型進行求解，得到儲能的最佳位置和容量等。本發明采用隨機生產模擬，能夠考慮電力系統生產的時序特征，擬合效果較佳，同時以儲能的經濟效益為目標，充分考慮了系統的安全性、可靠性，能夠緩解電網供電缺口問題。

技術領域

本發明屬于電力系統規劃運行領域，涉及一種考慮緩解電網供電缺口的儲能選址定容優化運行方法。

背景技術

隨著供電需求的不斷加大，電力緊缺的范圍也不斷擴大，部分地區存在電力供需緊張的情況，電力缺口不斷變大。電力缺口產生的原因是系統的電源，包括燃煤機組、核電、燃氣機組、風電、光伏和外來電不能滿足某個時刻系統的負荷需求。

一般在電力缺口場景下的普遍措施是結合供需的形式變化，將具備投產條件的應急儲備電源納入投產計劃中，提高供應保障能，以充分發揮大電網的作用，實現電力大范圍的資源優化配置。然而傳統解決方案存在調度困難且經濟性差的問題，而儲能系統 (BESS)具有削峰填谷的多重功效，同時又因其具有配置靈活、可調度性高等特點，通過增設儲能系統來解決高峰時段增長的負荷需求，解決負荷供電缺口問題十分合適。針對電力缺口場景，合理安排儲能的選址定容規劃，不僅保證儲能的經濟效益，同時緩解了區域電網供電缺口的問題。

發明內容

為了解決上述供電缺口的問題，本發明提供一種考慮緩解電力缺口場景的儲能選址定容優化方法。以儲能系統經濟效益最大為目標建立綜合目標模型，包含儲能投資成本和儲能收益兩部分，同時考慮儲能系統的模型約束、運行條件和電網系統的功率約束，采用隨機生產模擬算法確定儲能的最佳位置及其存儲容量，有效緩解電網供電缺口并降低儲能的運行成本。

本發明的實現步驟如下所示：

步驟1、收集供區的發電機組出力數據、可再生能源(風電/光伏/水電等)出力數據以及負荷功率數據；

步驟2、建立考慮緩解電網供電缺口的儲能選址定容綜合目標模型，該模型在常規電網的基礎上增設儲能系統參與電網調度，以儲能的位置，容量和儲能的荷電狀態(SOC)作為優化變量，以儲能系統的經濟效益最大為目標，且考慮了儲能系統的模型約束、運行條件和電網系統的功率約束。

步驟3、根據步驟(2)建立的模型，通過matlab軟件平臺，初始設定儲能系統的功率以及容量。采用隨機生產模擬算法模擬電力系統的生產調度，從而確定儲能的最佳位置及其容量、對應的荷電狀態和儲能收益。

與傳統的儲能選址定容方法相比，考慮了電網系統的功率約束，以及儲能系統的模型約束，充分考慮了儲能系統與電網系統的安全性和可靠性指標。目標函數包括系統的投資成本和儲能收益兩部分，使儲能系統的經濟效益最大，并通過增設儲能系統有效緩解電力缺口的情況。

考慮緩解電力缺口場景的儲能選址定容綜合目標模型：

(1)儲能系統模型

BESS的充放電特性可以由以下六個參數進行描述，即容量、功率、充電效率、放電效率、自放電率和荷電狀態。具體的模型如下：

充電狀態：

放電狀態：

其中，S(t)是儲能在t時刻的荷電狀態；σ為BESS的自放電率；和分別是儲能在t時刻的充電和放電功率；η_c和η_d分別是充電和放電效率；C是儲能的容量；Δt 是時間間隔。

對單獨的BESS來說，同一時刻的和互斥，有且只有一個為零，即不能同時充電和放電。