本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)評估，具體涉及一種考慮新能源出力不確定性的儲能系統(tǒng)效益評估方法。

背景技術(shù)：

1、在新能源資源量化技術(shù)領(lǐng)域，國際上已有研究廣泛探索地區(qū)風(fēng)光資源發(fā)電潛力，并構(gòu)建世界各國新能源資源數(shù)據(jù)集。然而，隨著規(guī)?；L(fēng)電、光伏并網(wǎng)以及負荷側(cè)分布式可再生能源的快速增長，能源隨機供需的實時平衡將重塑能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，伴隨能源生產(chǎn)-傳輸-消費全環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制、運行調(diào)度、資源配置面臨根本性變革。目前，新能源天然的不確定性是新型能源體系運行規(guī)劃不可忽視的重要問題。

2、本發(fā)明采用co2排放量、so2排放量以及系統(tǒng)耗煤指標(biāo)描述低碳性能指標(biāo)，采用系統(tǒng)全局運行成本描述經(jīng)濟性能指標(biāo)，采用期望缺供電量、期望停電持續(xù)時間及系統(tǒng)電力備用率描述可靠性指標(biāo)。在構(gòu)建儲能系統(tǒng)低碳-經(jīng)濟-可靠性運行指標(biāo)的情況下，采用最小系統(tǒng)全局運行成本確定儲能系統(tǒng)運行目標(biāo)函數(shù)，并制定包括多類型機組及系統(tǒng)運行在內(nèi)的約束條件，確定儲能系統(tǒng)影響機制；以上述搭建的模型為基礎(chǔ)，采用電力規(guī)劃決策與評估系統(tǒng)，在電網(wǎng)側(cè)配置儲能系統(tǒng)，以儲能系統(tǒng)容量為分析變量，建立儲能系統(tǒng)低碳-經(jīng)濟-可靠性效益評估模型并求解。為消納可再生能源，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供參考依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出的一種考慮新能源出力不確定性的儲能系統(tǒng)效益評估方法，可至少解決背景技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種考慮新能源出力不確定性的儲能系統(tǒng)效益評估方法，具體步驟如下：

4、s100、在新能源并網(wǎng)前提下，考慮新能源出力不確定性的儲能系統(tǒng)，采用co2排放量、so2排放量以及系統(tǒng)耗煤指標(biāo)描述低碳性能指標(biāo)，采用系統(tǒng)全局運行成本描述經(jīng)濟性能指標(biāo)，采用期望缺供電量、期望停電持續(xù)時間及系統(tǒng)電力備用率描述可靠性指標(biāo)；

5、s200、基于s100，采用最小系統(tǒng)全局運行成本確定儲能系統(tǒng)運行目標(biāo)函數(shù)，通過分析約束條件，確定儲能系統(tǒng)影響機制；

6、s300、基于s100、s200所搭建的模型為基礎(chǔ)，采用電力規(guī)劃決策與評估系統(tǒng)，在電網(wǎng)側(cè)配置儲能系統(tǒng)，以儲能系統(tǒng)容量為分析變量，建立儲能系統(tǒng)低碳-經(jīng)濟-可靠性效益評估模型并求解。

7、進一步地，本發(fā)明所述s100中低碳性能指標(biāo)、經(jīng)濟性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)描述方法具體如下：

8、s101、采用co2排放量、so2排放量以及燃煤耗量系統(tǒng)耗煤量描述低碳性能指標(biāo)；

9、s102、采用系統(tǒng)全局運行成本描述經(jīng)濟性能指標(biāo)，綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電經(jīng)濟性、切負荷成本以及切除可再生能源的調(diào)度決策；

10、s103、采用期望缺供電量、期望停電持續(xù)時間及系統(tǒng)電力備用率描述可靠性指標(biāo)；

11、進一步地，本發(fā)明所述s101中描述低碳性能指標(biāo)具體計算流程如下：

12、采用二次函數(shù)形式對燃煤火電機組的碳排放-發(fā)電功率外特性模型進行擬合為：

13、

14、式中：為火電機組在t時刻的碳排放；為燃煤火電機組在t時刻的功率；為燃煤火電機組在t時刻的開機狀態(tài)變量；a、b、c分別為關(guān)于火電機組功率二次方、一次放系數(shù)和常數(shù)項；

15、以年為尺度，儲能系統(tǒng)的co2排放量為：

16、

17、式中：qco2為系統(tǒng)年度總碳排量；ncoal為燃煤火電機組等常規(guī)機組的數(shù)量；danu為系統(tǒng)運行模擬天數(shù)，一般取為365；t為系統(tǒng)單日運行模擬參數(shù)，一般取為24，分別為第i臺常規(guī)機組在第d天t時刻的發(fā)電功率和開機狀態(tài)變量，基于系統(tǒng)全年8760小時精細化優(yōu)化運行模擬求?。籥i、bi、ci為第i臺常規(guī)機組的co2排放系數(shù)；

18、與co2排放指標(biāo)的計算過程類似，系統(tǒng)so2排放量為：

19、

20、式中：為系統(tǒng)年度總硫排量；pi、qi、ki為第i臺常規(guī)機組的so2排放系數(shù)；

21、與co2排放指標(biāo)的計算過程類似，系統(tǒng)耗煤量為：

22、

23、式中：fcoal為系統(tǒng)年度總煤耗量；mi、ni、ri為第i臺常規(guī)機組的煤耗折算系數(shù)。

24、進一步地，本發(fā)明所述s102中采用系統(tǒng)全局運行成本描述經(jīng)濟性能指標(biāo)方法如下：

25、

26、式中：csys為系統(tǒng)運行總成本；為各類型機組t時段輸出功率為pt時的運行成本；下標(biāo)c、f、h、w分別表示日內(nèi)不可啟?；痣?、日內(nèi)可啟?；痣?、水電、新能源；cw為切除新能源成本；為t時段的新能源棄電功率；為t時段切負荷功率；vd為各節(jié)點切負荷損失；cf、cc為機組啟停費用；θ、η、γ為加權(quán)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)對系統(tǒng)切負荷及棄風(fēng)光目標(biāo)的限值水平，通常情況下取為1。

27、進一步地，本發(fā)明所述s103中描述可靠性指標(biāo)方法如下：

28、期望缺供電量(expected?energy?not?supplied,eens)計算方法為：

29、

30、式中：s為系統(tǒng)可靠性概率抽樣采樣總次數(shù)；[1]tdds表示第s次采樣對應(yīng)的各節(jié)點切負荷的總量；[1]表示元素全為1的列向量；

31、期望停電持續(xù)時間(loss?of?load?expectation,lole)計算方法為：

32、

33、式中：n為系統(tǒng)負荷總數(shù)；pk表示第k個負荷發(fā)生停電的概率；tk為第k個負荷停電的持續(xù)時間；

34、將可再生能源機組在給定的可靠性基準(zhǔn)條件下等效為一定容量的100％可靠機組，并納入到電力備用率計算，系統(tǒng)電力備用率計算方法為：

35、

36、式中：rl為全系統(tǒng)電力備用率；λ為系統(tǒng)機組集合；rl,k為第k臺機組可提供的備用容量；lmax為系統(tǒng)負荷峰值。

37、進一步地，本發(fā)明所述s200中儲能系統(tǒng)影響機制確定方法如下：

38、s201、采用最小系統(tǒng)全局運行成本確定儲能系統(tǒng)運行目標(biāo)函數(shù)；

39、目標(biāo)函數(shù)具體如下：

40、

41、s202、結(jié)合分析約束條件，確定儲能系統(tǒng)影響機制；

42、系統(tǒng)包含儲能、風(fēng)電/光伏新能源機組、日內(nèi)可啟停/不可啟停火電機組、水電機組等機組，其中，儲能系統(tǒng)運行約束包括充放電功率上下限約束、剩余電量限值約束、剩余電量變化約束，約束條件為：

43、

44、式中：和分別為t時刻第b臺儲能裝置的充放電功率；pb,pmmax為第b臺儲能裝置的額定容量；eb,t為t時刻第b臺儲能裝置的剩余電量；ηb為第b臺儲能裝置的充放電效率；hb為第b臺儲能裝置的電能容量小時數(shù)；t為運行模擬計算時段數(shù)；運行模擬初始時段第b臺儲能裝置的剩余容量系數(shù)；

45、對風(fēng)電/光伏新能源機組的建模中引入可再生能源出力預(yù)測變量，并在日運行模擬模型中引入切除新能源機制，使模型在系統(tǒng)無法提供調(diào)峰容量，系統(tǒng)備用容量不足或新能源送出受阻情況下切除部分可再生能源出力，約束條件為：

46、

47、式中：為t時段新能源出力；為t時段新能源預(yù)測出力值；

48、火電機組運行約束如下，計及火電機組出力上下限約束、火電機組爬坡約束以及運行狀態(tài)約束，啟?；痣娫谝惶熘羞\行狀態(tài)最多起停一次，大容量火電機組不允許啟停，約束條件為：

49、

50、式中，pcmax、pcmin分別為日內(nèi)不可啟停火電機組的出力上下限，pfmax、pfmin分別為日內(nèi)可啟?；痣姍C組的出力上下限；ic為日內(nèi)不可啟停機組狀態(tài)變量，日內(nèi)可啟停機組t時段狀態(tài)變量，分別為機組下爬坡、上爬坡速率；

51、根據(jù)中長期跨流域梯級水電優(yōu)化調(diào)度結(jié)果給出的水電機組出力范圍以及日發(fā)電量在模型中優(yōu)化分配各時段出力，其運行約束計及水電機組出力上下限約束及日發(fā)電量約束，約束條件為：

52、

53、式中：ph·min，ph·max為水電機組最小出力與最大出力，第一行表示水電機組出力上下限約束；qhydro為水電機組日發(fā)電量，第二行表示水電機組日發(fā)電量約束，若優(yōu)化結(jié)果等式不成立，則說明水電出現(xiàn)棄水，棄水折算為電量為

54、系統(tǒng)運行約束主要計及功率平衡約束、備用約束以及網(wǎng)絡(luò)潮流約束，功率平衡約束條件為：

55、

56、式中：[1]t為元素均為1的列向量；為t時刻系統(tǒng)切負荷量；dt為t時刻系統(tǒng)負荷量。

57、備用約束條件為：

58、

59、式中：dt為各節(jié)點在t時刻的負荷，pcmax、pfmax、pb,pmax分別為日內(nèi)不可啟?；痣?、日內(nèi)可啟停火電、水電及儲能的出力上限；pcmin、pfmin、phmin、pb,pmin分別為日內(nèi)不可啟?；痣姟⑷諆?nèi)可啟?；痣?、水電及儲能的出力下限；和分別為t時刻不可啟?；痣娂翱蓡⑼；痣姷拈_關(guān)狀態(tài)；為系統(tǒng)在時段t要求的正備用率，需要注意的是，在式中，可再生能源對系統(tǒng)備用的貢獻應(yīng)按其預(yù)測出力計算，即使被切除，其被切除部分也計入備用容量，為系統(tǒng)在時段t要求的負備用率，此時，可再生能源出力在此不計入，即等效的認為可再生能源最小出力為0，即可以隨時被切除；

60、基于直流潮流模型建立網(wǎng)絡(luò)潮流約束條件為：

61、

62、式中，和分別為t時刻儲能機組的放電及充電功率；flt為t時段線路潮流矩陣，flt和flmax為第l條線路在t時刻的潮流及其容量上限；w為發(fā)電機轉(zhuǎn)移分布因子；angc，angf，angh，angw，angb分別為不同類型機組的節(jié)點-機組關(guān)聯(lián)矩陣。

63、又一方面，本發(fā)明還公開一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上述方法的步驟。

64、再一方面，本發(fā)明還公開一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上方法的步驟。

65、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用co2排放量、so2排放量以及系統(tǒng)耗煤指標(biāo)描述低碳性能指標(biāo)，采用系統(tǒng)全局運行成本描述經(jīng)濟性能指標(biāo)，采用期望缺供電量、期望停電持續(xù)時間及系統(tǒng)電力備用率描述可靠性指標(biāo)。在構(gòu)建儲能系統(tǒng)低碳-經(jīng)濟-可靠性運行指標(biāo)的情況下，采用最小系統(tǒng)全局運行成本確定儲能系統(tǒng)運行目標(biāo)函數(shù)，并制定包括多類型機組及系統(tǒng)運行在內(nèi)的約束條件，確定儲能系統(tǒng)影響機制；以上述搭建的模型為基礎(chǔ)，采用電力規(guī)劃決策與評估系統(tǒng)，在電網(wǎng)側(cè)配置儲能系統(tǒng)，以儲能系統(tǒng)容量為分析變量，建立儲能系統(tǒng)低碳-經(jīng)濟-可靠性效益評估模型并求解。為消納可再生能源，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供參考依據(jù)。