[發明專利]一種基于隨機規劃模型的風光互補系統容量配比方法

有效

• 申請號: 202110362552.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113036806B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王智偉;邢琳;吳瑾
• 申請（專利權）人: 云南國電電力富民風電開發有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務所(普通合伙) 44386
• 代理人: 張大保

本發明公開了一種基于隨機規劃模型的風光互補系統容量配比方法，通過選取不同區域的氣象數據，得到不同區域風光資源分布；以風光互補系統為研究對象，基于隨機規劃理論中機會約束規劃建立以功率平穩輸出為目標的風光互補系統風光容量配比模型；采用基于隨機模擬技術的粒子群算法對模型進行求解，得到系統的最佳風光容量配比；再結合不同區域的風光資源綜合分布結果，得到不同區域風光互補系統的最佳風光容量配比。本方法使風光資源的互補性得到充分的挖掘，而且能夠緩解儲能元件平衡發電量與需求量的工作壓力，減少儲能系統的設備損耗，提高系統經濟性，得到中國不同地區的最佳風光配比圖，對今后風光互補系統的設計規劃具有參考與指導作用。

技術領域

本發明屬于風光互補系統容量配比技術領域，具體涉及一種基于隨機規劃模型的風光互補系統容量配比方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，能源危機與環境污染問題日益嚴重，可再生能源發電在電力系統中的滲透率逐年增加，尤其是在太陽能光伏發電和風能發電系統方面，2019年中國的風光總發電量約占全國總發電量的10％，比上年增長約16％。風光互補發電系統在時間和空間上結合風能和太陽能的互補性，充分利用兩者的自然優勢，被認為是應對風能和太陽能資源強烈波動性與不可調性的有效方式。

科學合理的風光容量配比已成為風光互補發電系統設計規劃領域的核心問題之一。迄今為止，在風光互補系統風光容量配比的研究領域，現有聚焦的技術問題主要有：1)對于風光互補系統容量配比的研究多以經濟性、環保性為優化目標，可靠性作為約束條件，未充分考慮系統可靠性對于風光容量配比研究的影響，造成風光互補系統魯棒性差，增大儲能裝置平衡供應側與需求響應側的工作壓力；2)所提出的方法中，將風光發電的輸出功率視為確定性變量，未考慮風光發電實際的輸出功率的隨機性與不確定性，造成系統容量配比結果過于理想化，可操作性差；3)風光容量配比模型的求解方法也未采用隨機模擬技術。

發明內容

為解決現有的風光互補系統容量配比研究未考慮風光發電實際輸出功率的隨機性問題，本發明提出了一種基于隨機規劃模型的風光互補系統容量配比方法。根據該方法使風光資源的互補性得到充分的挖掘，提高了風光資源的利用率，避免了風光互補系統的風光容量配比結果過于理想化，而且能夠緩解儲能元件平衡發電量與需求量的工作壓力，減少儲能系統的設備損耗，提高系統經濟性，同時利用提出的方法得到中國不同地區的最佳風光配比圖，促進可再生能源的綜合利用，為今后風光互補系統的設計規劃起到了一定的參考與指導作用。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種基于隨機規劃模型的風光互補系統容量配比方法，包括下述步驟：

步驟1：根據不同區域的氣象數據，得到有效風能密度與太陽輻照度；

步驟2：對有效風能密度與太陽輻照度采用極值歸一化方法進行處理，得到不同區域的風光資源綜合分布；

步驟3：基于隨機規劃理論建立以功率平穩輸出為目標的風光互補混合系統的風光容量配比模型；

步驟4：選擇基于隨機模擬技術的粒子群算法，對風光互補發電系統容量配比模型進行求解，得到不同區域風光互補混合系統的最佳風光容量配比；

步驟5：結合不同區域的風光資源綜合分布結果，得到不同區域風光互補混合系統的最佳風光容量配比值。

進一步，步驟2中，采用極值歸一化方法處理有效風能密度與太陽輻照度，使數值處在[0-1]之間，得到不同區域的風光資源綜合分布圖。

進一步，步驟3中，建立風光互補混合系統的容量配比模型，包括機會約束規則的數學模型、風力發電的功率輸出模型、光伏發電的功率輸出模型、基于隨機機會約束規劃的風光互補容量配比模型。

進一步，步驟4中，采用基于隨機模擬技術的粒子群算法(Particle?SwarmOptimization，PSO)得到風光互補混合系統的最佳的風光容量配比值，具體步驟如下：