一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法

技术特征：
1.一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，包括：采集多个节点储能容量，基于所述多个节点储能容量构建储能规划配置目标函数，并为所述储能规划配置目标函数设置约束条件；采集火电机组发电成本和弃风弃光惩罚成本，基于所述火电机组发电成本和所述弃风弃光惩罚成本构建风光火储系统日运行调度目标函数；基于所述储能规划配置目标函数和所述风光火储系统日运行调度目标函数确定风光火储系统联合运行最优方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，所述储能规划配置目标函数的计算公式如下所示；上式中，表示在第i个节点储能容量。3.根据权利要求2所述的一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，所述储能规划配置目标函数的约束条件，包括：（1）电力平衡约束在考虑直流潮流时，由于系统中没有网损，故满足发电功率等于负荷功率；上式中，n表示系统节点数量，表示第i个节点的火电机组在t时刻的功率，表示第i个节点的风电机组在t时刻的功率，表示第i个节点的光伏机组在t时刻的功率，表示第i个节点在t时刻的负荷功率，表示第i个节点的储能在t时刻的放电功率，表示第i个节点的储能在t时刻的充电功率；（2）旋转备用约束上式中，表示火电机组运行状态的二进制变量，0表示停运，1表示运行，表示火电机组t时刻的最大出力，表示系统的正旋转备用；（3）火电机组出力上下限约束上式中，表示火电机组t时刻的最小出力；（4）火电机组爬坡约束
上式中，表示第i个节点处的火电机组最大下坡速率，表示第i个节点处的火电机组最大上坡速率，pg
i,t-1
表示第i个节点的火电机组在t-1时刻的功率；（5）火电机组最小启停时间约束（5）火电机组最小启停时间约束上式中，表示第i个节点处火电机组在t时刻启动状态下的二进制变量，表示第i个节点处火电机组在t时刻停机状态下的二进制变量，为1时表示t时刻机组正在启动，为1时表示t时刻机组正在关机，ton表示机组的最小持续运行时间，toff表示机组的最小持续停机时间，z
i,t j
表示第i个节点处火电机组在t j时刻停机状态下的二进制变量，y
i,t j
表示第i个节点处火电机组在t j时刻启动状态下的二进制变量；同时，、和还需要满足如下运行状态逻辑约束：还需要满足如下运行状态逻辑约束：还需要满足如下运行状态逻辑约束：还需要满足如下运行状态逻辑约束：还需要满足如下运行状态逻辑约束：（6）新能源机组出力约束（6）新能源机组出力约束（6）新能源机组出力约束上式中，表示第i个节点处的风电机组在t时刻的最大出力，，表示第i个节点处的光伏机组在t时刻的最大出力，表示第i个节点的风电场在第t时段的弃风功率，，，表示第i个节点的光伏电场在第t时段的弃光功率，，表示允许的最大弃风弃光率，表示第t时段出现的次数；
（7）储能充放电功率约束（7）储能充放电功率约束上式中，表示第i个节点处储能在t时段内运行状态虚拟变量，为0表示充电，为1表示放电，表示最大充电功率，表示最大放电功率；（8）储能电量的时序约束：（8）储能电量的时序约束：（8）储能电量的时序约束：（8）储能电量的时序约束：上式中，表示第i个节点处的储能系统在第t时刻存储的电量，表示能量耗散系数，表示充电效率，表示放电效率，表示储能容量的最小能量限制，表示储能容量的最大能量限制，表示放电深度；（9）储能系统日清约束上式中，表示一天中的时段数，表示第i个节点处的储能系统实时电量，表示第i个节点处系统的充电功率，表示第i个节点处系统的放电功率；（10）潮流约束直流潮流约束的有功方程表示为：直流潮流约束的有功方程表示为：上式中，为t时刻以节点i为起点，节点j为终点的支路有功功率，为t时刻节点i的有功注入功率，为以节点i为起点，节点j为终点的支路电抗，为t时刻节点i和节点j之间的相角差；
支路功率满足容量约束以及基于分布因子的n-1线路安全约束：1线路安全约束：上式中，为以节点i为起点，节点j为终点的支路有功功率允许的最大值，表示以节点i为起点，节点j为终点的线路和以节点k为起点，节点m为终点的线路的分布因子，表示以节点k和节点m为端点的线路有功功率；节点注入功率的计算公式如下所示节点电压幅值约束：上式中，和分别表示节点j允许的电压幅值上下限。4.根据权利要求3所述的一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，基于所述火电机组发电成本和所述弃风弃光惩罚成本构建风光火储系统日运行调度目标函数，所述风光火储系统日运行调度目标函数的计算公式如下所示：上式中，表示火电机组发电成本，、、分别表示功率的二次项、一次项和常数项系数，表示弃风弃光惩罚成本，表示惩罚系数。5.根据权利要求3所述的一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，还包括：将所述电力平衡约束、所述旋转备用约束、所述火电机组出力上下限约束、所述火电机组爬坡约束、所述火电机组最小启停时间约束、所述新能源机组出力约束和弃风弃光率约束作为所述风光火储系统日运行调度目标函数的约束条件。6.根据权利要求1所述的考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，其特征在于，基于所述储能规划配置目标函数和所述风光火储系统日运行调度目标函数确定风光火储系统联合运行最优方案，包括：
步骤1、将每天的功率采样值记作，x
d
表示第d天的功率采样值，p为每天的采样个数，则第i天和第j天的差异的计算公式如下所示：上式中，x
i
表示第i天的功率采样值，x
j
表示第j天的功率采样值；步骤2、将第k类及其典型日分别记为和，随机选取k个典型日；步骤3、将其余n-k天分配到距离最小的典型日对于的场景类别中，分配原则如下所示：上式中，表示中心点的集合，表示第k类场景，d(x
i
,c
k
)表示功率采样值x
i
和典型日c
k
之间的对应关系，d(x
i
,c
j
)表示功率采样值x
i
和典型日c
j
之间的对应关系；步骤4、在每类场景内重新选取典型日：记第k类场景的元素为，则更新典型日的计算公式如下所示：遍历k类场景内所有元素，分别计算k类场景内元素之间的欧式距离，将最小的欧式距离对应元素的日期作为k类场景的新典型日；步骤5、重复步骤4中操作，直到典型日不再发生变化，生成风光火储系统联合运行最优方案。

技术总结
本发明属于电力系统多能互补协调运行技术领域，涉及一种考虑储能优化配置的风光火储系统联合运行方法，该方法利用火电机组补充出力，利用储能进行调节和平抑，并消纳多余风光功率；建立了风光火储联合运行的双层优化模型，上层模型确定最小储能装机容量，下层模型考虑运行经济性；以运行成本最小为目标，求解机组最优出力策略，并将直流潮流约束、机组运行约束、电力平衡约束、弃风弃光约束等纳入约束条件；通过一体化优化，指导风光火储系统的联合运行。联合运行。联合运行。


技术研发人员：苏一博 胡伟 张险峰 张馨月 杨洪斌 孙云超 尹立坤 张鑫
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2022/8/22