[發明專利]基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法

有效

• 申請號: 202210256427.2
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114362256B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 栗志;白瑞虹
• 申請（專利權）人: 深圳市澤天數控機床有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/32;G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 深圳礫智知識產權代理事務所(普通合伙) 44722
• 代理人: 張合成

1.一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，通過以下步驟對所述混合可再生能源電廠的運行進行優化：

S10：對所述混合可再生能源電廠的功率輸出進行滾動小時經濟調度；

S20：以懲罰費用為因變量創建懲罰函數，對連續兩個小時實際調度之間的斜坡設定懲罰標準，對每小時實際調度與計劃調度之間的偏差設定懲罰標準；

S30：通過所述滾動小時經濟調度，得到每小時的計劃調度及實際調度，代入所述懲罰函數計算出懲罰費用；

S40：以所述混合可再生能源電廠生命周期內的總利潤凈現值為目標函數，建立混合可再生能源電廠的優化模型；

S50：將所述懲罰費用代入所述優化模型，確定所述混合可再生能源電廠運行的優化參數；

所述S20步驟中，所述懲罰函數通過公式(4)進行計算：

(4)；

其中，Pnt表示懲罰費用，表示各季度的累加和，π_ρ表示連續兩個小時的實際調度之間斜坡的懲罰標準，用百分比表示，π_δ表示每小時的實際調度與計劃調度偏差的懲罰標準，用百分比表示，表示在k季度t時刻的實際斜坡，δ^(t,k)表示在k季度t時刻的偏差，k∈{1,2,3}表示季度數，t∈{1,…,2184}表示每個季度中的小時數。

2.根據權利要求1所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，在所述S10步驟中，通過所述滾動小時經濟調度，在t時刻開始時確定實際調度，同時設計一個未來4小時的計劃調度,τ∈{1,..,4}表示調度計劃中的小時數。

3.根據權利要求2所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，在所述S10步驟中，所述滾動小時經濟調度包括三個季度，將春季與秋季共同作為一個季度，夏季和冬季各自作為一個季度。

4.根據權利要求3所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，所述S20步驟中，通過公式(1)對任意連續兩個小時調度之間的斜坡進行定義：

(1)；

其中，為t時刻開始時混合可再生能源電廠的實際調度，為前一小時的實際調度， 即為t時刻與前一小時之間的實際斜坡；表示未來4小時的計劃調度，表示與未來4小時計劃調度所對應的前一小時計劃調度或實際調度，為計劃調度中各小時之間的預期斜坡，t∈{1,…,2184}表示每個季度中的小時數，τ∈{0,1,..,4}表示計劃調度中的小時數，t、τ均為正整數。

5.根據權利要求4所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，所述S20步驟中，所述混合可再生能源電廠的小時坡度極限通過公式(2)定義：

(2)；

其中表示小時坡度極限，為t時刻前一小時實際調度或t時刻計劃調度的百分數α，與混合可再生能源電廠滿負荷C_HREP的百分數β之和，α為坡度極限的動態分量，β為坡度極限的靜態分量，且-α≤β。

6.根據權利要求5所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，所述S20步驟中，每小時的實際調度與計劃調度偏差通過公式(3)進行計算：

(3)；

其中，δ^±,t表示實際調度與計劃調度的偏差，為t時刻開始時混合可再生能源電廠的實際調度，為前一小時t-1時制定的t時刻計劃調度。

7.根據權利要求6所述的一種基于電池儲能系統的混合可再生能源電廠優化方法，其特征在于，所述S40步驟中的優化模型包括公式(5)~(13)：

(5)；

IR'=(IR-F)/(F+1) (6)；

CapEx=π_CPVOvF_PVC_PV+π_CWTC_WT+π_CBESSOvF_BESSC_BESSC_HREP+π_CInvC_Inv (7)；

C_PV=φ?C_HERP (8)；

C_WT=(1-φ)?C_HREP (9)；

(10)；

(11)；

(12)；

(13)；

公式(5)為混合可再生能源電廠優化配置的目標函數，表示混合可再生能源電廠在生命周期內的總利潤凈現值的最大值，其中，表示所有設備的殘值，IR'表示有效利率，yr表示整個生命周期的年份數，CapEx表示資本費用，Rev表示預期利潤，OpEx表示運行期間產生的費用，Pnt表示懲罰費用；

公式(6)為有效利率IR'的計算公式，其中，IR表示利率，F表示通貨膨脹率；

公式(7)為資本費用CapEx的計算公式，其中，π_CPV為光伏單元的單位費用，OvF_PV為抵消光伏單元退化而額外安裝的光伏單元，C_PV為光伏單元的容量；π_CWT為風機單元的單位費用，C_WT為風機單元的容量；π_CBESS表示電池儲能系統的單位費用，OvF_BESS為抵消電池儲能系統退化而額外安裝的電池儲能系統，C_BESS為電池儲能系統的容量，C_HREP為混合可再生能源電廠的滿負荷；π_CInv為逆變器單元的單位費用，C_Inv為逆變器單元的負荷；

公式(8)~(9)中表示混合可再生能源電廠容量固定時，光伏單元和風機單元各自的容量比例，φ表示光伏單元占混合可再生能源電廠滿負荷C_HREP的比例，(1-φ)則表示風機單元占混合可再生能源電廠滿負荷C_HREP的比例；

公式(10)表示電池儲能系統的逆變器大小取決于電池儲能系統最大功率的交換動作大小，其中k表示季度數，t表示每個季度中的小時數；

公式(11)表示混合可再生能源電廠預期利潤Rev的計算公式，其中表示混合可再生能源電廠在t時刻輸出電力的售賣價格，表示混合可再生能源電廠在k季度t時刻的輸出功率，表示各季度的累加和；

公式(12)表示混合可再生能源電廠運行期間產生費用OpEx的計算公式，其中

π_PV表示額外安裝的光伏單元的單位費用，OvF_PV為抵消光伏單元退化而額外安裝的光伏單元；π_BESS表示額外安裝的電池儲能系統的單位費用，OvF_BESS為抵消電池儲能系統退化而額外安裝的電池儲能系統，C_BESS 為電池儲能系統的容量；

公式(13)表示混合可再生能源電廠所有設備殘值的計算公式，S表示設備原值，第一項表示在開始時安裝的設備年齡為，第二項表示在整個生命周期內安裝的設備價值其使用年限為(-yr)，在項目結束時，設備以殘值出售。