[发明专利]基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法

权利要求书

1.一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，通过以下步骤对所述混合可再生能源电厂的运行进行优化：

S10：对所述混合可再生能源电厂的功率输出进行滚动小时经济调度；

S20：以惩罚费用为因变量创建惩罚函数，对连续两个小时实际调度之间的斜坡设定惩罚标准，对每小时实际调度与计划调度之间的偏差设定惩罚标准；

S30：通过所述滚动小时经济调度，得到每小时的计划调度及实际调度，代入所述惩罚函数计算出惩罚费用；

S40：以所述混合可再生能源电厂生命周期内的总利润净现值为目标函数，建立混合可再生能源电厂的优化模型；

S50：将所述惩罚费用代入所述优化模型，确定所述混合可再生能源电厂运行的优化参数；

所述S20步骤中，所述惩罚函数通过公式(4)进行计算：

(4)；

其中，Pnt表示惩罚费用，表示各季度的累加和，π_ρ表示连续两个小时的实际调度之间斜坡的惩罚标准，用百分比表示，π_δ表示每小时的实际调度与计划调度偏差的惩罚标准，用百分比表示，表示在k季度t时刻的实际斜坡，δ^(t,k)表示在k季度t时刻的偏差，k∈{1,2,3}表示季度数，t∈{1,…,2184}表示每个季度中的小时数。

2.根据权利要求1所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，在所述S10步骤中，通过所述滚动小时经济调度，在t时刻开始时确定实际调度，同时设计一个未来4小时的计划调度,τ∈{1,..,4}表示调度计划中的小时数。

3.根据权利要求2所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，在所述S10步骤中，所述滚动小时经济调度包括三个季度，将春季与秋季共同作为一个季度，夏季和冬季各自作为一个季度。

4.根据权利要求3所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，所述S20步骤中，通过公式(1)对任意连续两个小时调度之间的斜坡进行定义：

(1)；

其中，为t时刻开始时混合可再生能源电厂的实际调度，为前一小时的实际调度， 即为t时刻与前一小时之间的实际斜坡；表示未来4小时的计划调度，表示与未来4小时计划调度所对应的前一小时计划调度或实际调度，为计划调度中各小时之间的预期斜坡，t∈{1,…,2184}表示每个季度中的小时数，τ∈{0,1,..,4}表示计划调度中的小时数，t、τ均为正整数。

5.根据权利要求4所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，所述S20步骤中，所述混合可再生能源电厂的小时坡度极限通过公式(2)定义：

(2)；

其中表示小时坡度极限，为t时刻前一小时实际调度或t时刻计划调度的百分数α，与混合可再生能源电厂满负荷C_HREP的百分数β之和，α为坡度极限的动态分量，β为坡度极限的静态分量，且-α≤β。

6.根据权利要求5所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，所述S20步骤中，每小时的实际调度与计划调度偏差通过公式(3)进行计算：

(3)；

其中，δ^±,t表示实际调度与计划调度的偏差，为t时刻开始时混合可再生能源电厂的实际调度，为前一小时t-1时制定的t时刻计划调度。

7.根据权利要求6所述的一种基于电池储能系统的混合可再生能源电厂优化方法，其特征在于，所述S40步骤中的优化模型包括公式(5)~(13)：

(5)；

IR'=(IR-F)/(F+1) (6)；

CapEx=π_CPVOvF_PVC_PV+π_CWTC_WT+π_CBESSOvF_BESSC_BESSC_HREP+π_CInvC_Inv (7)；

C_PV=φ∙C_HERP (8)；

C_WT=(1-φ)∙C_HREP (9)；

(10)；

(11)；

(12)；

(13)；

公式(5)为混合可再生能源电厂优化配置的目标函数，表示混合可再生能源电厂在生命周期内的总利润净现值的最大值，其中，表示所有设备的残值，IR'表示有效利率，yr表示整个生命周期的年份数，CapEx表示资本费用，Rev表示预期利润，OpEx表示运行期间产生的费用，Pnt表示惩罚费用；

公式(6)为有效利率IR'的计算公式，其中，IR表示利率，F表示通货膨胀率；

公式(7)为资本费用CapEx的计算公式，其中，π_CPV为光伏单元的单位费用，OvF_PV为抵消光伏单元退化而额外安装的光伏单元，C_PV为光伏单元的容量；π_CWT为风机单元的单位费用，C_WT为风机单元的容量；π_CBESS表示电池储能系统的单位费用，OvF_BESS为抵消电池储能系统退化而额外安装的电池储能系统，C_BESS为电池储能系统的容量，C_HREP为混合可再生能源电厂的满负荷；π_CInv为逆变器单元的单位费用，C_Inv为逆变器单元的负荷；

公式(8)~(9)中表示混合可再生能源电厂容量固定时，光伏单元和风机单元各自的容量比例，φ表示光伏单元占混合可再生能源电厂满负荷C_HREP的比例，(1-φ)则表示风机单元占混合可再生能源电厂满负荷C_HREP的比例；

公式(10)表示电池储能系统的逆变器大小取决于电池储能系统最大功率的交换动作大小，其中k表示季度数，t表示每个季度中的小时数；

公式(11)表示混合可再生能源电厂预期利润Rev的计算公式，其中表示混合可再生能源电厂在t时刻输出电力的售卖价格，表示混合可再生能源电厂在k季度t时刻的输出功率，表示各季度的累加和；

公式(12)表示混合可再生能源电厂运行期间产生费用OpEx的计算公式，其中

π_PV表示额外安装的光伏单元的单位费用，OvF_PV为抵消光伏单元退化而额外安装的光伏单元；π_BESS表示额外安装的电池储能系统的单位费用，OvF_BESS为抵消电池储能系统退化而额外安装的电池储能系统，C_BESS 为电池储能系统的容量；

公式(13)表示混合可再生能源电厂所有设备残值的计算公式，S表示设备原值，第一项表示在开始时安装的设备年龄为，第二项表示在整个生命周期内安装的设备价值其使用年限为(-yr)，在项目结束时，设备以残值出售。