一种高比例新能源电力系统灵活性规划方法及其装置与流程

本发明属于电力规划，涉及一种高比例新能源电力系统灵活性规划方法及其装置。

背景技术：

1、近年来，随着可再生能源在电力系统中的高比例接入，传统发电资源的灵活性不足问题日益严重，电力的安全稳定供应面临挑战。新能源输出具有较强的间歇性和波动性。大量可再生能源接入电力网络，导致对灵活调节资源的需求显著增加。可再生能源的高效高质量消纳已成为一个难题。

2、随着可再生能源渗透的增加，电力系统中源端的波动性和随机性加剧，传统机组(例如火电机组)被可再生能源取代后，柔性调节能力减弱。一方面，在可再生能源输出较高的时期，系统难以提供足够的下行备用容量来消耗新能源，导致电力弃送。另一方面，在可再生能源输出不足的时期，系统上行备用容量不足，导致电力供应紧张和电力限制，影响社会经济发展。此外，由于可再生能源输出的波动性，系统无法迅速响应，导致电力失衡。

3、目前，大部分研究是从源-负荷-储能单侧或双侧运行和规划的角度进行的，而仅依赖于单一或两种灵活资源可能无法满足源和负荷两侧巨大不确定因素带来的灵活性需求；从灵活性资源规划的目标角度来看，大部分先前的工作都是以经济为导向，旨在实现可再生能源的消纳。现有的灵活性资源配置并未考虑到未来可再生能源的快速发展和热发电机增长的减缓所带来的电力供应紧张。

4、综上，在新型电力系统中，电力供应与可再生能源消耗之间的矛盾凸显出来，迫切需要充分挖掘源-荷-储的各类灵活性资源的规划方法，以解决电力系统灵活性不足的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高比例新能源电力系统灵活性规划方法及其装置，从而解决现有技术中高比例新能源电力系统灵活性不足的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种高比例新能源电力系统灵活性规划方法，包括以下步骤：

4、获取负荷数据、传统机组数据以及新能源数据；

5、根据所述获取的负荷数据、传统机组数据以及新能源数据以及预先构建的电力系统灵活资源规划模型，获取不同灵活性资源配置的最优容量，完成所述高比例新能源电力系统灵活性规划。

6、优选的，所述电力系统灵活资源规划模型的构建过程为：

7、基于源荷储三方面的灵活性资源，建立火电灵活性改造模型、削峰型/填谷型需求响应模型以及电池储能模型；

8、基于保供电和可再生能源消纳间的平衡目标，建立保供电确定性约束和保消纳确定性约束；

9、基于新型电力系统的备用容量要求，根据备用容量的调节方向，构建新型电力系统双向备用容量约束；

10、根据所述火电灵活性改造模型、削峰型/填谷型需求响应模型、电池储能模型、保供电确定性约束、保消纳确定性约束以及双向备用容量约束建立电力系统灵活资源规划模型。

11、优选的，基于源的灵活性资源，建立火电灵活性改造模型，所述火电灵活性改造模型具体为：

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19、其中，λ为火电机组灵活性改造后的最小技术出力与装机容量的比值；为火电机组i的装机容量；为火电机组i灵活性改造后的最小技术出力；为火电机组i灵活性改造前的最小技术出力；ui,t为t时刻火电机组i的状态变量，取值为1表示机组处于开机状态，取值为0表示机组处于关机状态；pg,i,t为t时刻火电机组i的出力；zi,t为t时刻火电机组i的启动状态，取值为1表示机组有启动操作；yi,t为t时刻火电机组i的停机状态，取值为1表示机组有停机操作；为分别火电机组i的最大向下/向上爬坡速率；ti,on、ti,off分别为火电机组i的最小开机和关停时间；

20、基于荷的灵活性资源，建立削峰型/填谷型需求响应模型，所述削峰型/填谷型需求响应模型为：

21、

22、

23、

24、

25、其中，分别为k节点填谷型/削峰型需求响应的功率上限；α1、α2分别为k节点填谷型/削峰型需求响应的功率上限与负荷的占比；为k节点负荷的最大值；pd+,k,t、pd-,k,t分别为t时刻k节点填谷型/削峰型需求响应的功率；

26、优选的，基于储的灵活性资源，建立电池储能模型，所述电池储能模型为：

27、

28、

29、

30、

31、

32、其中，δt为时间步长，取值为1h；ηch、ηdch为储能电站的充放电效率；为储能单元j在t时刻的充放电功率；ees,j,t为储能单元j在t时刻的荷电状态；为储能单元j在t时刻的充放电状态，取值为1表示正在充电/放电；μ为储能单元的最小荷电状态；为储能单元j的最大荷电状态的上限。

33、优选的，所述保供电确定性约束为：

34、

35、

36、其中，pd,k,t为t时刻节点k的缺电量；γ3为t时刻节点k的最大缺电率；分别为k节点的最大负荷；γ3是在规划期间内整个系统的缺电率。

37、优选的，所述保消纳确定性约束为：

38、

39、其中，为t时刻可再生能源机组v的预测出力；pre,v,t为t时刻可再生能源机组v的实际出力；γ1为t时刻可再生能源机组v的弃电率。

40、优选的，所述双向备用容量约束建立过程中，在可再生能源输出较高的时期，系统下调备用容量约束为：

41、

42、其中，为t时刻火电机组i的下调备用容量；为t时刻储能单元j的下调备用容量；为t时刻需求响应k的下调备用容量；βload为负荷所需的旋转备用比例；βre为可再生能源所需的旋转备用比例；

43、在可再生能源输出不足的时期，系统上调备用容量约束为：

44、

45、其中，为t时刻火电机组i的上调备用容量；为t时刻储能单元j的上调备用容量；为t时刻需求响应k的上调备用容量；βload为负荷所需的旋转备用比例；βre为可再生能源所需的旋转备用比例。

46、一种高比例新能源电力系统灵活性规划系统，包括：

47、数据获取单元，所述数据获取单元用于获取负荷数据、传统机组数据以及新能源数据；

48、数据处理单元，所述数据处理单元用于根据所述获取的负荷数据、传统机组数据以及新能源数据以及预先构建的电力系统灵活资源规划模型，获取不同灵活性资源配置的最优容量，完成所述高比例新能源电力系统灵活性规划。

49、一种高比例新能源电力系统灵活性规划装置，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上述方法的步骤。

50、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如上述方法的步骤。

51、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

52、本发明公开一种高比例新能源电力系统灵活性规划方法，首先获取负荷数据、传统机组数据以及新能源数据；然后根据所述获取的负荷数据、传统机组数据以及新能源数据以及预先构建的电力系统灵活资源规划模型，获取不同灵活性资源配置的最优容量，完成所述高比例新能源电力系统灵活性规划。本发明提出了一种基于混合整数线性规划(milp)的源-荷-储灵活性资源规划模型，以确定各种灵活性资源的容量需求，包括火电机组灵活性改造、负荷侧需求响应和储能规划。在传统方法中，系统灵活性仅由单一或双边资源提供，该模型考虑了比传统方法更加综合的灵活性资源。现有的灵活性资源配置并未考虑到未来可再生能源的快速发展和火电增长的减缓所带来的电力供应紧，大部分先前的工作都是以经济为导向，旨在实现可再生能源的消纳。本发明的灵活性资源规划方法考虑了电力供应和可再生能源消纳目标之间的平衡。同时，约束中还考虑了系统的备用容量和系统调节的双向要求，以保证供电的可靠性。