[發明專利]風電-光伏-光熱-電加熱器互補發電系統容量優化模型

有效

• 申請號: 202010926345.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112149339B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 裴煥金;郭蘇;何意;宋國濤;阿依努爾·庫爾班;王豪威;劉德有
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;H02J3/00;H02J3/46;G06F111/04;G06F111/06;G06F113/06;G06F119/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 紀德虎

本發明的一種風電?光伏?光熱?電加熱器互補發電系統容量優化模型，采用多目標粒子群優化算法，以平準化度電成本LCOE和負荷缺電率LPSP為目標函數，優化風電場、光伏電站、集熱場和汽輪發電機裝機容量及儲熱時長。

技術領域

本發明屬于風電和光伏發電領域，尤其涉及風電-光伏-光熱-電加熱器互補發電系統容量優化模型。

背景技術

隨著化石燃料的短缺和環境污染的加劇，可再生能源發電越來越受人們關注。其中以風力和光伏發電技術最為成熟，且風資源和輻照資源較為豐富。因此，近些年風力和光伏發電規模迅速擴大，但是風資源和輻照資源具有波動性和間歇性等特點，導致風力和光伏發電上網受到限制，故提高新能源發電質量對有效利用光資源和風資源及電網安全具有至關重要的作用。

Liu等建立了光伏、光熱和儲熱模塊混合發電系統，以平準化度電成本(LCOE) 最低為目標函數，使用遺傳算法-粒子群算法優化光伏電站裝機容量、系統出力點和儲能容量，之后設置更多的出力點用于研究系統的優化調度。

為了提高風力和光伏發電質量，含儲能的多能互補發電系統逐漸被應用。蓄電池儲能和抽水蓄能電站是常見的兩種儲能形式，但蓄電池在高頻充放電時，使用壽命大大縮減，抽水蓄能電站又受到地理和水資源分布影響，兩種儲能均有一定的局限性。而儲熱成本較低，效率較高，故含有光熱電站(包括儲熱模塊)的多能互補系統越來越受到關注。目前，在含光熱電站(包括儲熱模塊) 且存在電加熱器的互補發電系統中，由于系統為儲熱模塊增加了一個熱源，改變了原有的集熱場、汽輪發電機和儲熱模塊三者之間的關系，因此，探索上述多能互補系統的容量配置問題對提高發電質量和降低發電費用極為重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足提供了風電-光伏-光熱- 電加熱器互補發電系統容量優化模型。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

風電-光伏-光熱-電加熱器互補發電系統容量優化模型，采用多目標粒子群優化算法，以平準化度電成本LCOE和LPSP為目標函數，優化風電場、光伏電站、集熱場和汽輪發電機裝機容量及儲熱時長；

構建目標函數：

I_w、I_pv、I_co、I_tes、I_pb、I_EH和M_w、M_pv、M_co、M_tes、M_pb、M_EH分別表示風電場、光伏電站、集熱場、儲熱、常規島和電加熱器模塊的初始成本和運維成本，m和T_e分別表示儲熱模塊每小時額定儲放熱容量和以額定容量儲放熱小時數，C_w、C_pv、C_co和C_pb分別表示風電場、光伏電站、集熱場和常規島模塊的裝機容量；I_total是風電場、光伏電站、集熱場、常規島、儲熱和電加熱器模塊的初始總成本，M_total是風電場、光電站伏、集熱場、常規島、儲熱和電加熱器模塊的年運維總成本，Q_w、Q_pv和Q_csp分別為風電、光伏和光熱電站的年總發電量，ε_w、ε_pv和ε_csp分別是風電、光伏、光熱電站的年折損因子，i是折現率， N是使用年限；

當Wind-PV-CSP-EH系統出力小于負荷時，系統出力不能滿足負荷需求，采用LPSP指標評估；

d為系統計算總天數，p為互補發電系統出力，pr為負荷；

年發電量：