多能互补发电博弈方法及多能互补发电装置

本技术涉及多能发电的，具体而言，涉及一种多能互补发电博弈方法及多能互补发电装置。

背景技术：

1、与传统火力发电相比，风光可再生能源发电具有：风光发电不存在燃料消耗和污染物排放，有助于减少碳排放，改善环境质量。风能和太阳能分布广泛，不受地域限制，可充分利用各地丰富资源。风能和太阳能是可再生能源，资源充足且可持续，有利于实现能源长期供应。随着技术进步，风光发电成本逐渐降低，经济效益逐渐凸显。风光发电设备可根据不同地区和气候条件进行调整，适应性强。风光发电设备投资较低，运行维护成本较低，有利于节约能源。

2、氢能发电作为一种清洁能源，具有显著的优越性。首先，氢气燃烧产物仅为水，无二氧化碳等温室气体排放，对环境无污染。其次，氢能源充足，可以通过水解、化石燃料转化等多种途径获取，具有广泛的应用前景。此外，氢能发电设备占地面积较小，且运行维护成本较低，具有较高的经济性。可见，氢能源可与太阳能、风能等新能源相互补充，实现能源体系的多元化，提高能源安全。

技术实现思路

1、本技术提供了一种多能互补发电博弈方法及多能互补发电装置，以解决现有技术中的收益、安全最大化的同时，还解决了可再生能源没有高效利用的问题。

2、根据本技术提供的一种多能互补发电博弈方法，多能互补发电博弈方法采用多能互补装置，多能互补装置包括相互连接的可再生能源单元和燃气蒸汽联合发电单元，可再生能源发电单元包括风力发电模组、光伏发电模组、蓄电模组和电网模组，多能互补发电博弈方法包括：

3、确定多能互补装置的全寿命周期；

4、全寿命周期收入和全周期寿命费用之差为多能互补装置的收益，上述公式为：

5、ii＝iisel+iid+iiaux-ciinv-ciom-cieens-cipur

6、ii：多能互补装置的总体收益；

7、iisel：售电收入；

8、iid：报废收入；

9、iiaux：辅助服务收入；

10、ciinv：投资费用；

11、ciom：运行维护费用；

12、cieens：停电补偿费用；

13、cipur：购电费用；

14、建立可靠性模型公式：

15、

16、ir：可靠性目标；

17、将经济性和可靠性作为两个优化目标，建立基于有机朗肯循环的多能互补联合发电博弈决策系统的多目标收益最优化模型。

18、进一步地，pisel(t)为t时刻风力发电模组、光伏发电模组、蒸汽轮机发电模组、燃气轮机发电模组以及蓄电模组的售出功率，w；

19、风力发电：风电发电模组在t时刻的售出功率pwsel(t)为：

20、

21、其中，pw风机的出力，w；ps光伏的出力，w；pr蒸汽轮机的出力，w；pg燃气轮机的出力，w；

22、式中，记t时刻的风速为v(t)，风机在t时刻的出力pw(t)：

23、

24、其中，vi、vo和vr分别为风机的切入风速、切出风速和额定风速，m/s；t为时间，s；

25、式中，考虑系统的负荷需求、蓄电装置功率水平及向电网输送功率情况，系统在t时刻的最大可消纳功率pmax(t)：

26、

27、其中，pd(t)为在t时刻负荷需求，w；pb-pb(t)为蓄电装置在t时刻最大可吸收的功率，w；为联络线的传输容量，w；

28、式中，记t时刻的过剩功率pmar(t)：

29、pmar(t)＝pw(t)+ps(t)+pr(t)+pg(t)-pmax(t)

30、光伏发电模组：光伏在t时刻的售出功率与风电相似pssel(t)为：

31、

32、式中，光伏在t时刻的出力ps(t)：

33、

34、式中，ps为光伏的出力，w；ηr为发电机的相对发电效率；iepv为光伏阵列的装配容量，kw；s(t,s)为s场景下对应t时刻的实际光照辐射强度，kw/m2；sref、tref分别为在标准测试条件下的光照辐射强度和环境温度，数值分别为1kw/m2和25℃；α为发电机发电效率的温度系数，一般为0.004-0.006/℃；t(t,s)为s场景下对应t时刻的实际温度，℃；

35、式中，考虑系统的负荷需求、蓄电装置功率水平及向电网输送功率情况，系统在t时刻的最大可消纳功率pmax(t)：

36、

37、其中，pd(t)为在t时刻负荷需求，w；pb-pb(t)为蓄电装置在t时刻最大可吸收的功率，w；为联络线的传输容量，w；

38、式中，记t时刻的过剩功率pmar(t)：

39、pmar(t)＝pw(t)+ps(t)+pr(t)+pg(t)-pmax(t)

40、蒸汽轮机发电：蒸汽轮机在t时刻的售出功率prsel(t)为：

41、

42、式中，蒸汽轮机在t时刻的出力rr(t)：

43、

44、式中，pr为汽轮机的出力，w；pi为汽轮机的蒸汽流量，m3/h；ch为汽轮机高压缸功率占整机总功率的比例，cil为汽轮机中低压缸功率占整机总功率的比例，trh为中间再热器容积时间，s；

45、式中，考虑系统的负荷需求、蓄电装置功率水平及向大电网输送功率情况，系统在t时刻的最大可消纳功率pmax(t)：

46、

47、其中，pd(t)为在t时刻负荷需求，w；pb-pb(t)为蓄电装置在t时刻最大可吸收的功率，w；为联络线的传输容量，w；

48、式中，记t时刻的过剩功率pmar(t)：

49、pmar(t)＝pw(t)+ps(t)+pr(t)+pg(t)-pmax(t)

50、燃气轮机发电：燃气轮机在t时刻的售出功率pgsel(t)为：

51、

52、式中，燃气轮机在t时刻的出力pg(t)：

53、

54、式中，pg为燃气轮机的出力，w；为燃气轮机单位时间内的氢气消耗量，m3/h；氢气的热值，j；ηg为燃气轮机的额定发电效率；

55、式中，考虑系统的负荷需求、蓄电装置功率水平及向大电网输送功率情况，系统在t时刻的最大可消纳功率pmax(t)：

56、

57、其中，pd(t)为在t时刻负荷需求，w；pb-pb(t)为蓄电装置在t时刻最大可吸收的功率，w；为联络线的传输容量，w；

58、式中，记t时刻的过剩功率pmar(t)：

59、pmar(t)＝pw(t)+ps(t)+pr(t)+pg(t)-pmax(t)

60、蓄电模组发电：蓄电模组在t时刻的售出功率pbsel(t)为：

61、

62、式中，蓄电模组在t时刻的出力pb(t)：

63、

64、其中，wb,t，wb,t-1分别是t时刻和t-1时刻蓄电模组的剩余电量，w；σb蓄电模组的电量损失率；pb,t分别是t时刻蓄电模组的充电功率和放电功率，w；分别是t时刻蓄电模组的充电状态和放电状态；分别是蓄电模组的充电效率和放电效率；δt为充放电时间间隔，s；

65、式中，相邻两个时刻的功率差δpb(t)：

66、δpb(t)＝pb(t)-pbp(t+1)。

67、进一步地，报废收入iid：

68、

69、式中，pidi是pwdw、psds、prdr和pgdg分别为风电设备、光伏设备、蒸汽轮机和燃气轮机到达其使用期限报废时总报废收入，元；li为其寿命，年；r为贴现率，蓄电模组的报废收入为0。

70、进一步地，辅助服务收入：

71、

72、风电设备、光伏设备、蒸汽轮机和燃气轮机的年辅助服务收入为零，蓄电装置的年辅助服务收入为ibaux，式中，β为单位备用容量的收入，元；pres(t)为储能电池在t时刻的备用容量，ah；

73、

74、式中，β为单位备用容量的收入，元；pbsel(t)为蓄电装置在t时刻的售出功率，w；pbmin为蓄电的最小储能功率，w。

75、进一步地，投资费用ciinv：

76、

77、式中，piui是pwuw、psus、prur、pgug和pbub分别为风电设备、光伏设备、蒸汽轮机、燃气轮机和蓄电装置的一次投资总额，li为其寿命，r为贴现率。

78、进一步地，运行维护费用ciom：

79、ciom＝pimi

80、式中，pi为风电设备、光伏设备、蒸汽轮机、燃气轮机的出力和蓄电装置的容量；mi为单位功率的年运行维护费用，元。

81、进一步地，停电补偿费用cieens：

82、

83、式中，总补偿费用ceens：

84、

85、其中，k(t)为单位停电量的补偿费用，元；peens(t)为停电功率，w。

86、式中，考虑系统从电网的购电后，其在t时刻的停电功率peens(t)：

87、

88、其中，δpb(t)为相邻两个时刻的功率差，为联络线的极限功率，w。

89、式中，从电网购进部分电力pg(t)：

90、

91、式中，记t时刻系统中负荷与最大可用功率之差为系统的不平衡功率，其表达式δp(t)：

92、δp(t)＝pd(t)-[pw(t)+ps(t)+pr(t)+pg(t)+pb(t)-pbmin]

93、其中，pd(t)为在t时刻负荷需求，w；pbmin为蓄电的最小储能功率，w；pb(t)-pbmin为蓄电池在t时刻的最大可释放功率，w；中括号中各项之和为系统最大可提供功率，w。

94、进一步地，购电费用：

95、

96、式中，cpur为从电网购电带的总费用，元。

97、进一步地，记系统的经济性目标为ie，其由系统的售电收入、报废收入、辅助服务收入、投资费用及运行维护费用组成，ie数值越大，系统的经济性能越好，具体表述为：

98、

99、记系统的可靠性目标为ir，其由系统的停电补偿费用与购电费用组成，ir数值越小，系统的可靠性越高，具体表述为：

100、

101、可建立基于有机朗肯循环的多能互补联合发电博弈决策系统的多目标收益最优化模型imax，表述为：

102、

103、其中，和分别为风机出力的上限和下限；和分别为光伏出力的上限和下限；和分别为蒸汽轮机出力的上限和下限；和分别为燃气轮机出力的上限和下限；和分别为蓄电装置容量的上限和下限。

104、根据本技术的另一方面，还提供了一种多能互补发电装置，包括处理器，处理器运行上述的多能互补发电博弈方法的程序。

105、应用本技术的技术方案，通过将全寿命周期的经济性，建立数学模型，以及将运行可靠性建立数学模型，使得多能发电的时候能够兼顾经济性和可靠性，并使得能源的利用效率更高。本技术的技术方案有效地解决了现有技术中的收益、安全最大化的同时，可再生能源的没有高效利用的问题。