一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法和系统。

背景技术

随着社会工业的不断发展，全球经济快速增长，世界各国对能源的需求量越来越大，风能、太阳能作为可持续的清洁能源，被开发利用得越来越多，但其输出功率波动问题给可再生能源并网的安全稳定运行带来了巨大威胁。

通过配置储能系统来平抑可再生能源输出功率的波动是一种行之有效的方法，但如何通过合理的配置策略对间歇性较大的可再生能源发电进行配置调控以满足负荷需求，并使风光发电输出功率波动得到平抑也有待进一步进行研究。目前，对于储能容量的优化配置尚未形成统一的方法，在模型设定上多以单一层的目标函数求解为主，不符合实际应用。

综上所述，当前现有技术缺乏能够具有实际可行性，基于风机与光伏的出力预测来合理规划储能配置的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法和系统，能够对风机与光伏进行出力预测，并在此基础上进行储能容量的配置，能够有效辅助电网企业经济有效地配置储能资源，降低成本费用。

第一方面，本发明方法提供了一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法，包括：

获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；

建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据所述电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；

根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述风光装机参数信息包括光伏装机容量、风电装机容量、最大负荷、联络线最大功率限制和反送电功率限制。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据所述电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测包括：

建立风力发电模型和光伏发电模型；

建立小波包神经网络预测模型，并根据所述光伏装机容量、风电装机容量、最大负荷、联络线最大功率限制和反送电功率限制对未来3天的风电、光伏发电功率进行预测。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果包括：

设定储能的投资费用最低为最终目标函数，储能系统容量与功率限制为约束条件；

建立基于三层决策部署的储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到多时段储能系统功率容量。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述三层决策部署包括第一决策层、第二决策层和第三决策层，所述第一决策层设定风光系统的联络线功率波动最低为第一目标函数，所述第二决策层设定风光系统的平抑输出功率最大为第二目标函数，所述第三决策层设定所述储能的投资费用最低为最终目标函数。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述建立基于三层决策部署的储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到多时段储能系统功率容量包括：

对第一决策层进行求解得到以联络线功率波动最低为目标的第一策略集合；

基于所述第一策略集合，对第二决策层进行求解得到以平抑输出功率最大为目标的第二策略集合；

基于所述第二策略集合，对第三决策层进行求解得到以储能的投资费用最低为目标的多时段储能系统功率容量配置策略。

第二方面，本发明实施例提供了基于风光联合系统的储能容量优化配置系统，包括：

获取单元，用于获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；

风光处理预测单元，用于建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据所述电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；

储能容量配置单元，用于根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。

本发明公开了一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法和系统，包括：获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。本发明能够对风机与光伏进行出力预测，并在此基础上进行储能容量的配置，能够有效辅助电网企业经济有效地配置储能资源，降低成本费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本发明实施例一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法流程图；

图2为本发明实施例一种基于风光联合系统的储能容量优化配置系统示意图。

符号说明：

10-获取单元；20-风光出力预测单元；30-储能容量配置单元。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法包括：

步骤S101，获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；

步骤S102，建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；

步骤S103，根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。

根据本发明的示例性实施例，风光装机参数信息包括光伏装机容量、风电装机容量、最大负荷、联络线最大功率限制和反送电功率限制。

根据本发明的示例性实施例，步骤S102包括：

建立风力发电模型和光伏发电模型，形成风光联合系统发电模型；

建立小波包神经网络预测模型，并根据所述光伏装机容量、风电装机容量、最大负荷、联络线最大功率限制和反送电功率限制对未来3天的风电、光伏发电功率进行预测。

具体地，现有技术中对风力发电模型和光伏发电模型的研究较为丰富，在此不作赘述。本发明实施例考虑到对于风光联合系统的出力预测问题，因此建立风光联合系统发电模型。风光联合发电系统的输出功率为风机输出功率与太阳能光伏阵列输出功率之和。参考公式如式（1）：

其中，

根据本发明的示例性实施例，步骤S103包括：

设定储能的投资费用最低为最终目标函数，储能系统容量与功率限制为约束条件；

建立基于三层决策部署的储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到多时段储能系统功率容量。

根据本发明的示例性实施例，三层决策部署包括第一决策层、第二决策层和第三决策层，第一决策层设定风光系统的联络线功率波动最低为第一目标函数，第二决策层设定风光系统的平抑输出功率最大为第二目标函数，第三决策层设定所述储能的投资费用最低为最终目标函数。

具体地，本发明实施例提出的基于三层决策部署的储能容量配置模型，将第三决策层的决策变量设定为储能的功率和容量配置，目标为储能的初始投资与系统联络线波动惩罚最低，进而可求解出最终的储能配置结果。通过多层递阶结构的方式，使每层决策层均有各自的目标函数和约束条件，最外层的即为最终关心的条件，内层或中间层是其他需要考虑的条件，使外层的决策依赖于内层问题的优化，实际上更符合现实情况的应用需要。需要说明的是，第二决策层设定风光系统的平抑输出功率最大是本发明的中间层，定义参考输出功率与经储能作用后的输出功率之间的相关系数，以评价储能系统平抑输出功率的总体效果，相关系数越大，则平滑效果越好，这是在联合系统配置储能容量时所必须考虑的问题。

根据本发明的示例性实施例，建立基于三层决策部署的储能容量配置模型，并根据储能容量配置模型计算得到多时段储能系统功率容量包括：

对第一决策层进行求解得到以联络线功率波动最低为目标的第一策略集合；

基于所述第一策略集合，对第二决策层进行求解得到以平抑输出功率最大为目标的第二策略集合；

基于所述第二策略集合，对第三决策层进行求解得到以储能的投资费用最低为目标的多时段储能系统功率容量配置策略。

参照图2，一种基于风光联合系统的储能容量优化配置系统包括：

获取单元10，用于获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；

风光出力预测单元20，用于建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据所述电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；

储能容量配置单元30，用于根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据所述储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。

本发明公开了一种基于风光联合系统的储能容量优化配置方法和系统，包括：获取目标区域的电气量基本信息和风光装机参数信息；建立风力发电模型和光伏发电模型，并根据电气量基本信息和风光装机参数信息进行风机与光伏的出力预测；根据出力预测结果，以经济性最优为目标建立储能容量配置模型，并根据储能容量配置模型计算得到储能容量配置结果。本发明能够对风机与光伏进行出力预测，并在此基础上进行储能容量的配置，能够有效辅助电网企业经济有效地配置储能资源，降低成本费用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。