[发明专利]基于蓄能-储能-光伏电池的综合能源系统协同优化方法

说明书

本发明涉及综合能源系统协同规划领域，尤其涉及基于蓄能‑储能‑光伏电池的综合能源系统协同优化方法。其技术方案为：包括：步骤1：分别建立光伏电池、锂电池、抽水蓄能的数学模型；步骤2：建立抽水蓄能电站的运行逻辑约束；步骤3：建立综合能源系统调度约束；步骤4：建立抽水蓄能‑电化学储能‑光伏电池综合能源系统协同优化配置的目标函数；目标函数为配置储能与光伏后系统收益最大；步骤5：对实际运行调度曲线进行聚类，选取典型日以减少问题规模；步骤6：联立抽水蓄能‑电化学储能‑光伏电池综合能源系统的边界条件、目标函数以及约束条件，给出配置方案。本发明实现抽水蓄能‑电化学储能‑光伏电池的综合能源系统的协同优化配置。

技术领域

本发明涉及综合能源系统优化配置领域，尤其涉及基于蓄能-储能-光伏电池的综合能源系统协同优化方法。

背景技术

迫于化石能源短缺与环境污染问题的双重压力，大力发展风能、太阳能等新能源是我国能源发展战略的客观需求。然而，高比例新能源的接入对电网的安稳运行带来了极大挑战。在电网中布置储能系统，不仅可以有效消纳新能源，还可以通过有序聚合，具备响应快速且规模可观的功率调节能力。众多的储能方式中，又以抽水蓄能与锂电池最为成熟可靠，并已经在电力系统中得到了广泛的应用。

充分利用不同储能资源特性的互补性，可以减少系统配置成本，提高系统灵活性。同时通过配置站内新能源，减少系统的购电成本，在带来经济性的同时为碳中和、碳达峰做出贡献。相较单独应用可以更为全面地满足系统需求，充分发挥联合系统在启动时间、响应速度、持续充放电时间等技术特性上的灵活互补优势。本研究拟基于蓄能电站的实际运行情况，以配置经济性为目标，基于典型日聚类结果进行光伏-锂电池-抽水蓄能的协同优化配置研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于抽水蓄能-电化学储能-光伏电池的综合能源系统协同优化配置方法，实现抽水蓄能-电化学储能-光伏电池的最佳容量配置。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于抽水蓄能-电化学储能-光伏电池的综合能源系统协同优化配置方法，包括：

步骤1：分别建立光伏电池、锂电池、抽水蓄能的数学模型；

步骤2：建立抽水蓄能电站的运行逻辑约束；

步骤3：建立综合能源系统调度约束；

步骤4：建立抽水蓄能-电化学储能-光伏电池综合能源系统协同优化配置的目标函数；目标函数为配置储能与光伏后系统收益最大；

步骤5：对实际运行调度曲线进行聚类，选取典型日以减少问题规模；

步骤6：联立抽水蓄能-电化学储能-光伏电池综合能源系统的边界条件、目标函数以及约束条件，给出配置方案。

进一步的，光伏电池的数学模型为：在约束条件中，光伏电池出力表示为：

其中，为光伏电池在t时刻输出功率，G_t为t时刻光照强度(kW/m3)，H^pv是光伏安装容量，η^pv是光伏发电效率，G^STD是标准条件下光强(1000kW/m3)。

进一步的，锂电池的数学模型为：锂电池的运行约束可分为功率约束和能量约束，具体表示为：

其中，Pso，Psi分别为锂电池额定输出、输入功率。本研究以向外放电为正功率。是t时刻储能功率，η^ess是锂电池效率，取0.9。是t时刻储能剩余能量，Cap是储能额定容量。