新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法、设备及介质与流程

本发明涉及电力系统规划领域，具体涉及一种新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法、设备及介质。

背景技术：

1、随着新型电力系统的不断建设，电力系统为消纳新能源将从运行与规划两个层面分别引入额外的备用成本与投资成本，因此，如何科学测算并合理分摊新能源消纳成本，是促进新能源消纳和保障电力系统安全经济运行的关键之一。然而，目前工业界与学术界通常将新能源消纳成本单一考虑为运行中产生的备用或调频成本，鲜将为消纳新能源导致的投资成本纳入到总成本中并进行分摊，因而无法全面地考虑新能源消纳成本，最终导致分摊结果不合理。

2、目前的成本分摊方法如基于备用风险价值、基于lmp(locational marginalpricing)机制、基于联盟博弈论等忽略了新能源的时序波动特性对电力系统消纳成本的影响，导致分摊合理性不足。虽然基于vcg(vickrey-clarke-groves)理论的分摊方法可以克服这一缺点，但这类方法目前仅在成本分摊中考虑了新能源的正替代效益，忽略了可能存在的负替代效益，因此有必要在分摊中考虑新能源消纳成本的正负替代效益，使得分摊结果更为公平合理。

技术实现思路

1、本发明为了解决当前新能源消纳成本难以准确测算与合理分摊的问题，提出了一种新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法、设备及介质。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法，包括以下步骤：

3、s1、获取电力系统相关技术数据，包括电力系统输电网络结构、参数，新能源接入功率以及负荷功率；以储能投资规划成本、储能设备和传统机组运行成本以及电力系统运行备用成本最小为目标函数，构建含储能投资规划与备用服务的储能投资规划模型；

4、s2：采用内点法分别求解新能源接入电力系统前后的储能投资规划模型，并计算此时储能投资规划成本与电力系统运行备用成本之和的变化量，完成新能源消纳成本的全面测算；

5、s3：基于vickrey-clarke-groves理论计算各新能源的消纳成本替代效益，并根据综合分摊原则将消纳成本合理分摊给各新能源。

6、步骤s1中构建的储能投资规划模型的目标函数为：

7、：

8、上式中： csys为电力系统总成本；为第 b个储能设备单位功率的投资成本；为第 g个传统机组运行报价；和分别为第 b个储能设备在 t时刻的放、充电报价；和分别为第 r个备用服务设备在 t时刻的上、下备用报价；为第 b个储能设备的规划充放电功率；为第 g个传统机组在 t时刻的功率；和分别为第 b个储能设备在 t时刻的放、充电功率；和分别是第 r个备用服务设备在 t时刻提供的上、下备用容量； nb、 ng和 nr分别是电力系统的储能设备、传统机组和备用服务设备的个数； t是总时段数。

9、所述目标函数的约束条件包括：

10、新能源运行约束，包括：

11、新能源渗透率要求，其表达式如下：

12、；

13、最高弃电比例要求，其表达式如下：

14、；

15、出力上下限约束，其表达式如下：

16、；

17、上式中：为第 n个新能源在 t时刻接入电力系统的实际功率；为第 n个新能源在 t时刻的最大可发电功率，即出力上限；为第 d个负荷节点在 t时刻的负荷需求； α为电力系统渗透率要求； β为电力系统新能源最高弃电比例； nn和 nd分别为电力系统新能源、接入负荷节点的个数；

18、电力系统约束，包括：

19、电力系统功率平衡约束，其表达式如下：

20、；

21、线路传输容量限制约束，其表达式如下：

22、；

23、电力系统运行备用需求约束，其表达式如下：

24、；

25、；

26、；

27、；

28、上式中： l为电力系统线路总数；为电力系统线路 l在 t时刻的传输容量；和分别为电力系统线路 l传输下、上容量限制；和分别为第 g个传统机组在 t时刻提供的上、下备用容量；和分别为第 b个储能设备在 t时刻提供的上、下备用容量；和分别为电力系统在 t时刻的上、下备用总需求；和分别为电力系统上、下备用总需求比例系数；

29、传统机组运行约束，包括：

30、出力上下限约束，其表达式如下：

31、；

32、爬坡约束，其表达式如下：

33、；

34、运行备用上下限约束，其表达式如下：

35、；

36、；

37、上式中：和分别为第 g个常规机组的最小、最大有功出力；和分别为第 g个常规机组的上、下爬坡速率；

38、储能运行约束，包括：

39、出力上下限约束，其表达式如下：

40、；

41、；

42、运行备用上下限约束，其表达式如下：

43、；

44、；

45、充放电物理约束，其表达式如下：

46、；

47、荷电状态计算及限制约束，其表达式如下：

48、；

49、；

50、上式中：和分别为第 b个储能设备在 t时刻和 t-1时刻所存储能量；和分别为第 b个储能设备可存储能量的最小、最大值；和分别表示第 b个储能设备的充、放电效率。

51、步骤s2中新能源接入电力系统前具体指储能投资规划模型的新能源出力上限=0，此时电力系统渗透率要求 α和电力系统新能源最高弃电比例 β均为0。

52、新能源接入电力系统前，储能投资规划成本与电力系统运行备用成本之和 cd计算如下：

53、；

54、上式中：为第 b个储能设备单位功率的投资成本；和分别为第 r个备用服务设备在 t时刻的上、下备用报价；、和分别为新能源接入电力系统前，储能投资规划模型最优规划结果中的储能投资功率、电力系统上备用需求和电力系统下备用需求。

55、新能源接入电力系统后，储能投资规划成本与电力系统运行备用成本之和 cd,n计算如下：

56、；

57、上式中：、和分别为新能源接入电力系统后，储能投资规划模型最优规划结果中的储能投资功率、电力系统上备用需求和电力系统下备用需求；

58、新能源消纳成本 cn的全面测算结果为：

59、 cn= cd,n- cd。

60、步骤s3中各新能源的消纳成本替代效益计算如下：

61、 θ n= cd,n- cd,-n；

62、；

63、上式中： θ n为第 n个新能源的消纳成本替代效益； cd,-n为第 n个新能源不接入电力系统时，储能投资规划成本与电力系统运行备用成本之和；、和分别为第 n个新能源不接入电力系统时，储能投资规划模型最优规划结果中的储能投资功率、电力系统上备用需求和电力系统下备用需求。

64、步骤s3中的综合分摊原则通过以下三个步骤实现，包括：

65、s3-1、考虑正替代效益的消纳成本分摊：

66、；

67、上式中：为消纳成本替代效益大于等于0的新能源数量；为 θ n中大于等于0的部分；为 θ n大于等于0的第 n个新能源所分摊的消纳成本；

68、s3-2、考虑负替代效益的消纳成本分摊：

69、；

70、上式中：为消纳成本替代效益小于0的新能源数量；为 θ n中小于0的部分；为成本替代效益 θ n小于0的第 n个新能源所分摊的消纳成本；

71、s3-3、综合考虑正负替代效益的消纳成本分摊原则：

72、；

73、；

74、 c n= a+ b；

75、上式中： a为正替代效益在所有替代效益之和中所占的比例系数； b为负替代效益在所有替代效益之和中所占的比例系数；为消纳成本替代效益大于等于0的新能源数量，为消纳成本替代效益小于0的新能源数量； c n为第 n个新能源在综合分摊原则下最终所分摊的消纳成本。

76、一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令；所述处理器用于执行存储器中存储的程序指令，执行新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法的步骤。

77、一种计算机可读存储介质，包括程序指令，当所述程序指令在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行新能源消纳成本全面测算与合理分摊方法的步骤。

78、本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明基于构建的含储能投资规划与备用服务的储能投资规划模型，将储能投资规划成本与电力系统运行备用成本均计入消纳成本，实现了消纳成本的全面科学测算；基于vcg理论量化表征新能源的消纳成本替代效益，并根据考虑新能源消纳成本正负替代效益的综合分摊原则实现了消纳成本的合理分摊。

79、综上所述，本发明将储能投资规划成本与电力系统运行备用成本均计入消纳成本，从而实现了消纳成本的全面科学测算，并基于vcg理论根据考虑新能源消纳成本正负替代效益的综合分摊原则实现了消纳成本的合理分摊。