[發明專利]一種基于生產運營模擬的儲能容量優化配置方法

在審

• 申請號: 202210405174.0
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114722615A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 沈志恒;但揚清;孫飛飛;戴攀;何英靜;王蕾;王岑峰;朱克平;李帆;沈舒儀
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08;G06F113/04;G06F113/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種基于生產運營模擬的儲能容量優化配置方法，屬于電氣工程技術領域。所述儲能容量配置方法首先采用蒙特卡洛法量化負荷、風電、光伏等不確定性因素，生成電力系統典型運行場景。進一步，建立基于生產運營模擬的儲能容量優化配置模型，以建設成本、運行成本、新能源消納水平、電能質量為優化目標，保證方案在規劃層面和運行層面的全局最優性。最后，與無儲能的電力系統運行情況進行對比，通過新能源消納指標與電壓質量指標，衡量儲能配置方案的綜合效益。

技術領域

本發明涉及電氣工程技術領域，尤其是涉及一種基于生產運營模擬的儲能容量優化配置方法。

背景技術

建設以新能源為主體的新型電力系統，是實現“碳達峰、碳中和”戰略目標的重要支撐手段。然而，隨著以風電、光伏的廣泛接入，其隨機性、間歇性將給系統電力電量平衡、調峰調頻、電壓穩定等帶來嚴峻挑戰。儲能設備具備能量的跨時空分配能力，能在風電、光伏大發時作為負荷存儲電能，也能在風電、光伏出力低谷期間作為電源輸出電能。因此，通過儲能與新能源間的協同運行，可有效減小新能源帶來的負面影響，提高電力系統運行的安全性與穩定性。

儲能能給電力系統運行帶來諸多效益：1)儲能與新能源協同運行，能有效平抑新能源出力的隨機性、間歇性，減小系統運行調頻調峰壓力；2)儲能具有能量時空轉移能力，能有效提高新能源消納水平；3)儲能具有功率主動調節能力，能夠調整系統潮流分布，提高電能質量。

然而，由于儲能設備建設成本較高，大規模建設將給電力系統經濟高效運行帶來嚴峻挑戰。因此，基于電力系統所在區域實際運行特點，考慮儲能設備與新能源間的協同效應，研究儲能設備容量優化配置方法具有重要理論與工程價值。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明基于電力系統生產運營模擬，考慮儲能設備運行的綜合效益，提出一種儲能容量優化配置方法，以準確量化電力系統的儲能配置需求。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于生產運營模擬的儲能容量優化配置方法，包括如下步驟：

(1)利用蒙特卡洛隨機生產模擬方法分析電力系統歷史運行數據，將負荷、風電、太陽能發電等不確定性因素進行量化，生成典型運行場景，用于后續儲能容量優化配置分析。

具體地，對于不確定性因素的量化，采用正態分布表征負荷的不確定性，采用威布爾分布表征風電的不確定性，采用Beta分布表征太陽能發電的不確定性。

(2)以步驟(1)生成的典型運行場景為邊界條件，建立基于生產運營模擬的儲能優化配置模型，以儲能建設成本、運行成本、電壓質量、新能源消納為優化目標，考慮節點功率平衡、汽輪機技術特性、儲能技術特性、輸電線路熱穩定等約束，進行24小時典型日的電力系統生產運營模擬。

具體地，基于生產運營模擬的儲能優化配置模型中的儲能建設選址點為新能源場站，以便新能源與儲能設備協同運行。

進一步地，儲能優化配置模型的目標函數包含了儲能建設成本、電力系統運行成本、電壓質量指標、新能源消納指標。

所述方法儲能建設成本為：

其中：C_E為單位容量儲能建設成本，為一固定常數；Ne為新能源場站數量；E_e,max為新能源站點e儲能設備的建設容量。

所屬方法電力系統運行成本為：

其中：Nt為生產運營模擬的時間尺度；Ng為電力系統汽輪機數量；P_g,t為汽輪機g在時間t的發電量；C_g為汽輪機g的售電價格。

所述方法配電壓質量指標為：