一种农村微能网优化配置方法及系统与流程

本发明属于综合能源系统规划与微电网优化调度，尤其涉及一种农村微能网优化配置方法及系统。

背景技术：

1、构建以光伏、风电及生物质能为主的多源互补微能网，已成为提升农村地区用电质量与解决能源供给的重要途径。然而，相较于常规工业微电网，农村微能网面临着极其特殊的应用场景。

2、现有的微网容量配置方法通常将所有负荷同等对待，采用统一的失负荷惩罚机制，严重忽视了农村多元用电的"核心与非核心"差异。实际上，诸如禽类温室保温、农产品冷库等核心负荷一旦在连续无风无光等极端工况下发生断电，将直接导致农产品损毁或大面积禽类死亡等严重的次生经济灾害，而现有常规配置方案普遍缺乏针对此类核心负荷的底层硬隔离与鲁棒备用保障机制。

3、另一方面，农村生产与生活具有极强的"季节性忙闲"特征，但传统的微能网规划往往设定一个全年固定且严苛的缺电期望概率（lpsp）阈值。这种"一刀切"的静态指标迫使系统为了满足极端高峰期的要求，而在全年大部分非高峰时段维持高昂的设备冗余，造成全生命周期经济性极差。同时，在现有仅依靠经济性或单纯功率平衡驱动的模型中，为了弥补长周期的风光出力间歇性，优化算法极易陷入储能容量无边界放大的局部最优解，导致微能网在极端工况下的储能配置发生严重发散。

4、因此，亟需一种能够适应农村负荷季节性特征，且能为关键农业生产负荷提供强韧保障并在物理边界上收敛的新型配置方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种计及核心负荷鲁棒备用与季节自适应的农村微能网优化配置方法及系统。该方法旨在保证系统全生命周期运营成本最小化的同时，解决极端工况下农村关键产业负荷的断电风险，并有效规避储能容量的发散与冗余投资。

2、第一方面，本发明提供一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，包括：

3、获取目标农村微能网的基础数据，所述基础数据包括风光资源时序数据、多元负荷时序数据、设备参数和分时电价信息；

4、根据所述风光资源时序数据、所述多元负荷时序数据和所述设备参数，确定光伏发电容量比例因子的取值范围、风力发电容量比例因子的取值范围和生物质发电机组额定配置功率的取值范围，并以所述光伏发电容量比例因子、所述风力发电容量比例因子和所述生物质发电机组额定配置功率作为决策变量，构建三维决策向量；

5、以全生命周期年化总运营成本最小为目标，建立包含设备资产年化初投资成本、间歇性电源与储能系统年运维成本、可控生物质电源总运营成本、弃电惩罚成本和失负荷停电惩罚成本的目标函数，其中所述储能系统的额定容量通过源储比例联动机制进行物理锚定；

6、设置系统约束边界，在所述系统约束边界的约束下，对所述目标函数进行求解，得到使所述目标函数最小化的最优三维决策向量，并根据所述最优三维决策向量输出农村微能网的最优配置方案。

7、第二方面，本发明提供一种农村微能网优化配置系统，包括：

8、获取模块，配置为获取目标农村微能网的基础数据，所述基础数据包括风光资源时序数据、多元负荷时序数据、设备参数和分时电价信息；

9、确定模块，配置为根据所述风光资源时序数据、所述多元负荷时序数据和所述设备参数，确定光伏发电容量比例因子的取值范围、风力发电容量比例因子的取值范围和生物质发电机组额定配置功率的取值范围，并以所述光伏发电容量比例因子、所述风力发电容量比例因子和所述生物质发电机组额定配置功率作为决策变量，构建三维决策向量；

10、构建模块，配置为以全生命周期年化总运营成本最小为目标，建立包含设备资产年化初投资成本、间歇性电源与储能系统年运维成本、可控生物质电源总运营成本、弃电惩罚成本和失负荷停电惩罚成本的目标函数，其中所述储能系统的额定容量通过源储比例联动机制进行物理锚定；

11、求解模块，配置为设置系统约束边界，在所述系统约束边界的约束下，对所述目标函数进行求解，得到使所述目标函数最小化的最优三维决策向量，并根据所述最优三维决策向量输出农村微能网的最优配置方案。

12、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的农村微能网优化配置方法的步骤。

13、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的农村微能网优化配置方法的步骤。

14、本申请的农村微能网优化配置方法及系统，具有以下有益效果：

15、通过引入核心负荷鲁棒备用裕度约束与季节性可靠性自适应控制约束，在杜绝农村关键产业断电次生灾害的同时，有效避免了因全年固定指标带来的高成本设备冗余，春季和秋季的允许缺电期望概率阈值高于夏季和冬季，使系统在农忙季节保持高可靠性，在农闲季节适度降低要求，显著提升了全生命周期经济性；

16、构建了全生命周期成本目标函数，并引入基于新能源渗透率的源储比例联动机制进行物理锚定，将储能额定容量与风光异构电源的装机规模锁定，从底层逻辑上规避了极端工况下储能容量配置的发散风险；

17、通过多时段阶梯式核心负荷硬绑定约束，从负荷解构端将禽类保温、冷库等核心负荷与非核心负荷进行硬隔离，将不可中断核心负荷基准线作为独立约束条件嵌入优化模型，从规划层面杜绝了极端工况下关键负荷的断电风险；

18、以光伏容量比例因子、风电容量比例因子和生物质额定功率构成三维决策向量，将光伏、风电、储能和生物质四种异构电源纳入统一优化框架，在满足农村负荷季节性波动和核心负荷可靠性要求的前提下，实现了多源互补系统的最优容量匹配。

1.一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，所述根据所述风光资源时序数据、所述多元负荷时序数据和所述设备参数，确定光伏发电容量比例因子的取值范围、风力发电容量比例因子的取值范围和生物质发电机组额定配置功率的取值范围包括：

3.根据权利要求1所述的一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，所述以所述光伏发电容量比例因子、所述风力发电容量比例因子和所述生物质发电机组额定配置功率作为决策变量，构建三维决策向量包括：

4.根据权利要求1所述的一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：

5.根据权利要求1所述的一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，所述系统约束边界包括瞬时多能流拓扑平衡约束、规划搜索空间边界约束、多时段阶梯式核心负荷硬绑定约束、储能运行约束、季节性供电可靠性自适应控制约束和核心负荷鲁棒备用裕度约束；

6.根据权利要求1所述的一种农村微能网优化配置方法，其特征在于，所述根据所述最优三维决策向量输出农村微能网的最优配置方案包括：

7.一种农村微能网优化配置系统，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。