一种新能源场站储能共享配置评估方法及系统与流程

本发明提出了一种新能源场站储能共享配置评估方法及系统，电力系统调度控制。

背景技术：

1、近年来，新能源在电力系统中的渗透率显著提升，以此导致的电力系统惯性随之下降，从而给电力系统的稳定性带来了巨大挑战。储能电站的加入，以电网为纽带，将独立分散的电网侧、电源侧、用户侧储能电站资源进行全网的优化配置，交由电网进行统一协调，推动源网荷各端储能能力全面释放。随着储能行业整体向商业化初期过渡，市场规模稳步扩大，支撑作用初步显现。电化学储能具有能量转化效率高、响应快速等优点，但其成本相对较高且锂离子电池的生产和处置可能会对环境带来一定压力；压缩空气储能成本相对较低且更加环保，但是能量转化效率和响应速度相对较低。协调优化配置各类储能容量，则可以兼顾系统运行成本、环境安全问题以及电网新能源消纳率指标。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种新能源场站储能共享配置评估方法及系统，本发明不仅可以提高电网的经济效益，还可以促进新能源的消纳和利用。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种新能源场站储能共享配置评估方法，包括：

4、针对含有电化学储能、压缩空气储能的大型电网系统，给定系统各类电源的装机规模和外送通道容量，以等年值下系统总运行收益最大化为目标构建储能容量优化模型目标函数，并考虑储能优化共享配置模型约束，得到含有新能源场站的储能优化共享配置电网模型；

5、确定混合储能装置运行策略，并对风电/光伏的弃电状态进行判断；

6、基于对风电/光伏的弃电状态进行判断结果，以风电、光伏全年理论单位出力序列作为输入，求解含有新能源场站的储能优化共享配置电网模型，得到不同储能的最优配置容量。

7、作为本发明进一步改进，所述储能容量优化模型目标函数为：

8、maxu＝ieb-ctz-cyw-czj                           (1)

9、其中：u表示含储能电力系统的年净收益；ieb表示系统的年综合收益；ctz系统等年值下总投资成本，cyw表示系统年运维成本；czj表示系统折旧成本；

10、其中，系统年综合收益ieb为：

11、

12、式中：ieb表示系统售电收益；λeb表示系统售电价格；pl(t)为系统在t时段的外送功率；t表示时段序号，为全年优化时段数量；δt表示单位时段时长；

13、系统年运维成本ctz为：

14、

15、式中：z表示折现率，m表示系统运行年限，ctz,n,n＝1,2,3,4分别表示风电、光伏、电化学储能、压缩空气储能装置的投资成本，计算方式如下：

16、

17、式中：cw和λw分别表示风电场装机容量和单位装机投资成本；cv和λv分别表示光伏电站装机容量和单位装机投资成本；cb和λb1分别表示电化学储能电站装机容量和单位装机投资成本；eb和λb2分别表示储能电站电池容量和单位容量投资成本；cy和λy分别表示压缩空气储能电站装机容量和单位装机投资成本；

18、系统年运维成本cyw和折旧成本czj计算方式如下：

19、

20、式中：δyw表示运维成本系数；δzj表示残值系数；

21、储能优化共享配置模型约束条件包括系统安全性约束、清洁性约束以及各类装置的运行约束；

22、风电/光伏的发电功率约束及利用率约束分别为：

23、

24、

25、式中：σw(t)和σv(t)分别表示风电场和光伏电站在t时间段内的理论归一化出力；表示风电和光伏的最大弃电率。

26、作为本发明进一步改进，所述储能优化共享配置模型约束，包括：

27、电化学储能电站的约束包括：充放电功率范围约束、充放电状态约束；

28、电化学储能电站的功率约束为：

29、

30、式中：pb,f(t)，pb,c(t)分别表示储能电站在t时段内的放电功率和充电功率，ub,f(t)，ub,c(t)分别表示储能电站在t时段的放电出力状态和充电出力状态，cb为电化学储能电站逆变器容量；

31、电化学储能充放电状态约束和荷电状态约束为：

32、ub,f(t)+ub,c(t)≤1                                      (9)

33、eb(t+1)＝eb(t)+ζb,cpb,c(t)-pb,f(t)/ζb,f               (10)

34、式中：eb(t)表示储能电站在t时段的蓄电量；ζb,c和ζb,f分别表示储能电站的充电效率和放电效率；

35、压缩空气储能的热-电功率转化约束为

36、py(t)＝ηy·hy(t)                                        (11)

37、式中：hy(t)表示压缩空气储能电站在t时段的发电热功率；ηy表示压缩空气储能电站的热-电转换效率；

38、压缩空气储能发电功率范围约束为：

39、uy(t)·δy,min·cb≤py(t)≤uy(t)·δy,max·cb                  (12)

40、式中：uy(t)表示压缩空气储能电站t时段的运行状态；δy,max和δy,min分别表示压缩空气储能电站的最大和最小技术出力的效率。

41、作为本发明进一步改进，所述储能优化共享配置运行策略包括：

42、风电/光伏发生弃电时储能电站允许充电，不允许放电；

43、风电/光伏未发生弃电时，允许放电。

44、作为本发明进一步改进，所述对风电/光伏的弃电状态进行判断：

45、通过引入0-1变量x(t)表征风电/光伏的弃电状态，当在t时段风电/光伏发生弃电时x(t)＝1，当风电/光伏未发生弃电时x(t)＝0；

46、建立如下的风电/光伏弃电状态约束：

47、(1-x(t))·(pw(t)+pv(t))≤pw(t)+pv(t)≤(2-x(t))·(pw(t)+pv(t))-m (13)

48、式中：m为正数；

49、当x(t)＝1时风/光总出力小于其理论最大发电功率，即发生了弃电；当x(t)＝0时，风/光总出力等于其理论最大发电功率，未发生弃电。

50、作为本发明进一步改进，所述得到不同储能的最优配置容量之后还包括：

51、基于所述不同储能的最优配置容量，验证最优配置容量的合理性：

52、若不合理，则重新给定系统各类电源的装机规模和外送通道容量，重新计算不同储能的最优配置容量；

53、若合理，则作为最终的最优配置容量。

54、作为本发明进一步改进，所述验证最优配置容量的合理性是计算以储能电站投资最少、电网系统新能源消纳率是否满足预设要求。

55、作为本发明进一步改进，所述求解含有新能源场站的储能优化共享配置电网模型是基于matlab中ceplex求解器进行求解。

56、第二方面，本发明提供一种新能源场站储能共享配置评估装置，包括：

57、模型构建模块，用于给定系统各类电源的装机规模和外送通道容量，以等年值下系统总运行收益最大化为目标构建储能容量优化模型目标函数，并考虑储能优化共享配置模型约束，得到含有新能源场站的储能优化共享配置电网模型；

58、策略确定模块，用于确定混合储能装置运行策略，并对风电/光伏的弃电状态进行判断；

59、容量求解模块，用于基于对风电/光伏的弃电状态进行判断结果，以风电、光伏全年理论单位出力序列作为输入，求解含有新能源场站的储能优化共享配置电网模型，得到不同储能的最优配置容量。

60、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述新能源场站储能共享配置评估方法。

61、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述新能源场站储能共享配置评估方法。

62、第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令指示计算机执行所述新能源场站储能共享配置评估方法。

63、本发明相对于现有技术具备的有益效果为：

64、本发明通过优化储能设备的配置和运行策略，可以最大化系统的总运行收益。这不仅可以提高电网的经济效益，还可以促进新能源的消纳和利用。通过储能设备的优化共享配置，可以更有效地利用储能设备来吸收和释放新能源发电的波动，从而减少弃电损失。这有助于提升新能源发电的经济性和环保性。储能设备可以在新能源发电低谷或电网故障时提供电力支持，从而提高电网的供电可靠性。这样的计算得到的最优配置容量能够保障电力系统的稳定运行。