[發(fā)明專利]一種面向風(fēng)電消納的電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011320323.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112615386B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊;朱炳銓;萬(wàn)燦;陳新建;張東波;朱軼倫;楊堅(jiān);陸春良;陳文進(jìn);吳侃侃;洪道鑒;趙琬彤;錢韋廷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司臺(tái)州供電公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J3/38;H02J3/00;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向風(fēng)電消納的電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容方法，屬于綜合能源及電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度領(lǐng)域。該方法首先基于歷史風(fēng)電數(shù)據(jù)建立風(fēng)電功率非參數(shù)核密度估計(jì)模型，獲得滿足并網(wǎng)要求的目標(biāo)并網(wǎng)風(fēng)電功率，然后采用電儲(chǔ)能、電鍋爐和儲(chǔ)熱設(shè)備組成電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，建立考慮電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行約束、以系統(tǒng)總成本最低為目標(biāo)的優(yōu)化定容模型，接著采用大M法將非線性項(xiàng)進(jìn)行線性化處理，最后基于混合整數(shù)線性規(guī)劃求解器進(jìn)行求解，得到電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化定容結(jié)果。本發(fā)明的電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容方法具有較高的有效性，能夠在提高系統(tǒng)風(fēng)電消納能力、減小并網(wǎng)風(fēng)電功率波動(dòng)、保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向風(fēng)電消納的電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容方法，屬于綜合能源及電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于風(fēng)電固有的隨機(jī)性和波動(dòng)性，其大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)，產(chǎn)生諸如電壓波動(dòng)、潮流越限等一系列問(wèn)題。隨著不同類型電儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，電儲(chǔ)能設(shè)備被大量地運(yùn)用于電力系統(tǒng)中，電儲(chǔ)能靈活的充/放電特性也使其在解決風(fēng)電消納問(wèn)題上扮演者重要的角色。但是，受限于電儲(chǔ)能裝置高昂的安裝運(yùn)行成本和有限的調(diào)節(jié)能力，只考慮在電力系統(tǒng)中安裝電儲(chǔ)能來(lái)提升風(fēng)電消納能力并不是最優(yōu)方案，關(guān)注電、熱系統(tǒng)之間聯(lián)合運(yùn)行和優(yōu)化可以進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)電消納，提高系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。已有的使用電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)解決風(fēng)電消納問(wèn)題的研究，大多都基于風(fēng)電點(diǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果，很少有使用風(fēng)電概率預(yù)測(cè)結(jié)果，沒(méi)有充分利用風(fēng)電不確定性信息，限制了風(fēng)電消納水平的進(jìn)一步提高。同時(shí)，對(duì)于如何在保障系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高系統(tǒng)風(fēng)電消納水平的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容的問(wèn)題分析還不夠全面。因此很難實(shí)現(xiàn)在保障系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下的風(fēng)電最大化消納。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種面向風(fēng)電消納的電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化定容方法。該優(yōu)化定容方法包括以下步驟：

步驟1：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中面臨的風(fēng)電不確定性進(jìn)行建模，首先采用非參數(shù)核密度估計(jì)方法，以高斯函數(shù)作為核函數(shù)，獲得風(fēng)電功率非參數(shù)核密度估計(jì)模型：

其中，為基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率概率密度函數(shù)；l為帶寬；p為風(fēng)電有功出力；為第i個(gè)歷史風(fēng)電樣本對(duì)應(yīng)的出力值；K(·)為高斯核函數(shù)。

然后使用Metropolis抽樣方法對(duì)由非參數(shù)核密度估計(jì)模型獲得的風(fēng)電功率概率密度函數(shù)進(jìn)行抽樣，可以得到一組滿足風(fēng)電功率概率密度函數(shù)的隨機(jī)變量x₁,…,x_T。

最后根據(jù)由非參數(shù)核密度估計(jì)模型獲得的風(fēng)電概率密度函數(shù)，得到一系列分位水平下分位數(shù)的估計(jì)值，采用線性插值的方法近似得到風(fēng)電累計(jì)概率分布函數(shù)(Cumulativedistribution?function,CDF)對(duì)于Metropolis抽樣得到的抽樣結(jié)果x₁,…,x_T，根據(jù)式可計(jì)算求得風(fēng)電功率時(shí)間序列其中，為時(shí)刻t時(shí)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值；T為優(yōu)化周期總時(shí)段數(shù)。

步驟2：基于所獲得的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值，根據(jù)并網(wǎng)風(fēng)電有功功率變化最大限值的規(guī)定，計(jì)算得到滿足并網(wǎng)要求的目標(biāo)并網(wǎng)風(fēng)電功率；目標(biāo)并網(wǎng)風(fēng)電功率的計(jì)算公式如下：

其中，為t時(shí)刻目標(biāo)并網(wǎng)風(fēng)電功率值；為t時(shí)刻允許的風(fēng)電功率波動(dòng)量，其計(jì)算方法如下：

其中，P^L為風(fēng)電場(chǎng)在計(jì)算時(shí)間窗L內(nèi)的功率波動(dòng)限值；為t時(shí)刻的風(fēng)電有功功率變化量；m根據(jù)功率波動(dòng)的計(jì)算時(shí)間窗獲得，即Δt為相鄰時(shí)刻的時(shí)間間隔。