申请/专利权人：国家电网公司华中分部;武汉大学

申请日：2022-06-17

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN115036914B

主分类号：H02J3/00

分类号：H02J3/00;H02J3/28;H02J3/38;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q10/0639;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.10.14#著录事项变更;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.09#公开

摘要：本发明提供考虑灵活性与新能源消纳的电网储能双层优化方法及系统，能能够充分调动系统的灵活性供给资源，适应系统不确定性需求，获得同时满足运行、配置最优的储能方案。考虑灵活性与新能源消纳的电网储能双层优化方法包括：步骤1、基于灵活性理论，建立火电机组、储能装置、可中断负荷的灵活性调节模型，分析新能源消纳，建立消纳模型；步骤2、根据灵活性调节模型与新能源消纳模型，建立考虑灵活性与新能源消纳的指标体系；步骤3、基于主成分分析的占优选择机制，对步骤2中的指标体系内各指标客观赋权，得到综合评价指标；步骤4、建立双层储能优化配置模型；通过上下层相互迭代优化，最终解出同时满足运行、配置最优的方案。

主权项：1.考虑灵活性与新能源消纳的电网储能双层优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于灵活性理论，建立火电机组、储能装置、可中断负荷的灵活性调节模型，分析新能源消纳，建立消纳模型；储能装置的灵活性调节模型为： ，式中，与分别为时段的储能装置所提供的向上、向下灵活性；与分别为储能装置的额定功率与额定容量；为储能装置储存电量的下限；为时段储能装置的充放电功率，取值为正表示放电，为负表示充电；为储能装置在时段的储存电量；为储能装置的充放电效率；火电机组的灵活性调节模型为： ，式中，与分别为时段的机组提供的向上、向下灵活性；与为机组的最大发电功率和最小发电功率；为机组在时段的出力，与为机组的向上、向下爬坡；为时间间隔；可中断负荷的灵活性调节模型为： ，式中，为可中断负荷提供的向上灵活性，为时段的已中断负荷量，为最大可中断负荷；新能源消纳模型为： ，式中，为时段新能源出力，为时段的常规机组出力，为时段新能源弃电量；为时段的本地负荷，为时段的外送功率；步骤2、根据灵活性调节模型与新能源消纳模型，建立考虑灵活性与新能源消纳的指标体系；灵活性供需平衡指标FSDB为： ， ， ，式中，FSDB反映各时段灵活性的富余度，其值越接近1，表示系统整体的灵活性越好，越能响应净负荷的随机波动；与分别为一个周期内，净负荷增加或减少的时段内灵活性供给与灵活性需求差值比上相应时段的灵活性供给的比值之和；为时段净负荷变换的状态变量，若下一时段净负荷功率增加，则取1，否则取0；为调度周期内的时段数；与别为时段系统向上、向下灵活性调节能力之和；与分别为发电机组与储能装置集合；步骤3、基于主成分分析的占优选择机制，对步骤2中的指标体系内各指标客观赋权，得到综合评价指标；评价指标为： ，式中，样本数为，主成分个数为，指标个数为；标准化的评价指标为： ，主成分为： ，式中，为的协方差阵的特征值对应的特征向量： ，第个方案的综合评价指标为： ；步骤4、建立双层储能优化配置模型，其中上层为决策层，考虑综合成本最小，对储能选址定容，并将得到的储能配置方案输出到下层模型；下层为运行优化层，基于上层得到的配置方案，对各类灵活性资源进行优化调度，使得系统灵活性供给能力与新能源消纳能力综合最优，并将优化的运行策略反馈到上层进行灵活性资源供给成本计算；通过上下层相互迭代优化，最终解出同时满足运行、配置最优的方案；上层模型的目标函数为： ， ， ， ，式中，为综合总成本；为储能成本；为灵活性发电成本；为贴现率；与分别为储能装置单位容量与单位功率的投资成本；为储能装置的运行寿命，可以根据寿命预测模型得到；为一年内的总运行天数；为运行场景集合；为运行场景出现的概率；，，与为运行场景下的机组运行成本，储能运行成本，切负荷惩罚成本与弃电惩罚成本；为单位功率储能装置运行成本；，与为单位功率机组运行成本系数；为单位功率切负荷成本；为单位功率弃电成本；为时段新能源发电站的弃电功率，为新能源发电站集合；储能额定功率和容量约束为： ，式中，与分别为储能额定功率的最小值和最大值；与分别为储能额定容量的最小值和最大值；为0-1变量，表示节点是否安装储能装置，若安装取值为1，否则取值为0；下层模型的目标函数为：，机组出力与爬坡约束为： ，可中断负荷约束为： ，式中，正整数与分别为一天内中断负荷次数与合同规定的最大可中断负荷次数；储能约束为： ，式中，表示时段储能装置的荷电状态，与表示运行周期始、末；与表示储能装置的荷电状态上下限；潮流约束为： ，式中，为末端节点是j的所有支路的首端节点集合；、分别为时段支路的有功、无功功率；为首端节点是的所有支路的末端节点集合；是时段节点的电压；、分别为支路的电阻、电抗；、分别为节点的有功负荷、无功负荷；功率平衡约束为： ，安全运行约束为： ，式中，与分别表示支路的电流上下限；与分别表示节点上电压值的上下限。

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