[发明专利]一种考虑系统燃气和火电机组特性的储能优化配置方法

权利要求书

1.一种考虑系统燃气和火电机组特性的储能优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1、首先根据历史数据，对新能源发电机组出力进行预测，构造新能源发电机组出力典型场景集，结合负荷波动特性，构建电力系统负荷场景集；

S2、分析燃气机组和火电机组启停阶段的运行特性，建立状态转移方程组，明确状态间转移条件，建立燃气机组和火电机组的启停阶段运行的状态转移模型，实现燃气机组和火电机组启停阶段运行过程中不同状态间的转移和切换；

S3：根据系统及运行参数，在考虑风电消纳目标的基础上，以相关投资和运行总费用最小为目标，构建考虑燃气机组和火电机组爬坡能力和多阶段状态转移的储能优化配置模型；

S4：求解上述电力系统储能优化配置问题，求得电力系统储能优化配置方案；

所述步骤S1具体实现如下：

风电出力和负荷的不确定性主要考虑风速和负荷预测的偏差，认为各自的偏差均符合正态分布；风速和负荷的真实值均由预测期望值与预测误差之和表示；形式如下：

式中：v(t)、P_L(t)分别为风速和负荷的真实值；分别为风速和负荷预测期望值；e_v(t)、e_L(t)分别为风速和负荷预测误差，二者均服从概率分布；

风电出力根据以下公式计算：

式中：P(v)为风电机组在风速v时的出力；v为风速；v_in为风力发电机的切入风速；v_r为风力发电机的额定功率风速；v_out为风力发电机的切出风速；f(v)为风速在v_in到v_r之间时，风力发电机输出功率与风速关系的函数；P_max为风电机组的额定功率；

将风电出力及负荷组合生成电力系统运行场景集合；

所述步骤S2具体实现如下：

1)分析火电机组启停阶段的运行特性：火电机组启停过程需要经历升负荷和降负荷过程；

2)火电机组状态建模，确定运行状态个数，配置表征状态的0-1变量：根据火电机组启停阶段运行状态特性，引入4个0-1变量表征机组运行状态：u_i(t)、其中：u_i(t)表示机组i在时刻t是否处于运行和停机状态；表示机组i在时刻t是否处于升负荷状态；表示机组i在时刻t是否处于接受调度的状态；表示机组i在时刻t是否处于降负荷状态；

3)明确火电机组状态间转移条件，建立状态转移方程组：根据火电机组启停阶段运行状态特性，引入以下状态转移方程组表示机组在各运行状态之间的切换；

y_i(t)-z_i(t)＝u_i(t) (5)

y_i(t)+z_i(t)≤1 (9)

式(4)保证机组每次仅能处于唯一的状态；式(5)-式(12)是表示机组运行状态的状态转移模型和逻辑约束；式(13)-式(16)表示状态转移时从一个状态到另一个状态的约束关系；上述各式中的变量均为0-1变量，其中：y_i(t)、z_i(t)为控制机组启机、停机状态的变量；为控制机组进入、跳出升负荷状态的变量；为控制机组进入、跳出可调度状态的变量；为控制机组进入、跳出降负荷状态的变量；

其中，M表示很大的正数，p_i(t)为机组i在t时刻的出力；式(17)-式(18)表示火电机组在刚进入可调度状态和降负荷状态时的出力必须为P_i，保证了火电机组各状态之间的衔接，同时值得注意的是上述式(17)、(18)仅适用于火电机组，不适用于包括燃气机组在内的快速启停机组；

Δp_i(t)＝p_i(t)-p_i(t-1) (19)

式(19)-式(21)分别是系统正常运行状态下机组的出力变化量Δp_i(t)，上旋转备用被调用时的出力变化量和下旋转备用被调用时的出力变化量其中，和是机组所提供上旋转备用和下旋转备用的值；

4)列写火电机组运行特性约束方程，完善火电机组启停阶段模型：

其中，Ru_i(t)和Rd_i(t)是机组在t时刻的上爬坡和下爬坡能力，且能通过下式计算；

其中，I_thermal是火电机组集合；I_gas是燃气机组集合；RU_i和RD_i是机组在可调度状态下的上爬坡和下爬坡能力；分别是机组在升负荷和降负荷状态下的上爬坡和下爬坡能力，二者可通过下式计算；

其中，和是升负荷和降负荷的持续时间；

式(26)是系统正常运行状态最大最小出力，式(27)是上旋转备用被调用时机组的最大最小出力，式(28)是下旋转备用被调用时机组的最大最小出力；式(29)是机组最大最小上下旋转备用能力的约束；

机组最小启停机时间约束如下式所示：

其中，T_i^on(t)和T_i^off(t)分别是启机和停机时间；和分别为最小启机和最小停机时间；

在分段线性化机组出力曲线的情况下，机组的发电电量e_i(t)由式(31)计算得到；