面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法

本申请涉及电力系统供需关系平衡领域，特别涉及一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法。

背景技术：

1、在高比例可再生能源系统中，不确定性和波动性较强的风电和光伏发电已成为主要电能来源，但电力系统发用电实时平衡的要求使得火电和水电机组承担巨大的调峰压力。带有大容量水库的梯级水电能够为流域风光水系统中提供快速调节能力，但是水电开发受自然资源和地理条件的限制较多且水电机组的调峰能力在枯水期会受到天然径流的制约，而光热发电和储能技术的快速发展则可改变这一现状。针对风光水火储各类型资源的协调运行需求，缺少高比例可再生能源电力系统的电力电量平衡场景构建方案。

技术实现思路

1、本申请提供一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法，针对高比例可再生能源系统电力电量平衡问题，以多能源电力系统投资和运行总成本最小为目标，建立规划-运行双层优化配置模型，对光热电站的光场面积、储热容量、发电容量及电化学储能的容量进行协同优化。将原始问题分解为规划层和运行层，并最终集成为一个混合整数线性规划模型进行求解。

2、本申请第一方面实施例提供一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法，包括以下步骤：确定多能源系统投资和运行目标；根据所述多能源系统投资和运行目标建立规划-运行双层优化的平衡场景模型，以对光热电站的光场面积、储热容量、发电容量及电化学储能的容量进行协同优化；将原始问题分解为规划层和运行层，将所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束进行线性化处理，将所述规划-运行双层优化的平衡场景模型整合为混合整数线性规划模型，并通过整合后的模型对分解后的所述原始问题进行求解。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述多能源系统投资和运行目标为所述多能源系统的总成本最小，其中，所述多能源系统的总成本包括所述多能源系统中各类电源投资成本和每个典型日场景下的系统运行成本，所述各类电源投资成本包括火电机组的投建成本，光热电站集热、储热、发电各子组件的平衡建模成本，以及电储能设备的投资成本。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型的约束条件包括电源特性约束和电力系统运行约束，所述电源特性约束包括风电、光伏、火电、水电、光热、储能特性约束，所述电力系统运行约束包括电力平衡约束和备用容量约束。

5、可选地，在本申请的一个实施例中，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束包括水电约束和光热约束，在所述水电约束中，水电转换效率取定值后，优化变量通过mccormick不等式进行线性化，在所述光热约束中，连续变量通过大m法进行线性化。

6、本申请第二方面实施例提供一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建装置，包括：目标模块，用于确定多能源系统投资和运行目标；优化模块，用于根据所述多能源系统投资和运行目标建立规划-运行双层优化的平衡场景模型，以对光热电站的光场面积、储热容量、发电容量及电化学储能的容量进行协同优化；求解模块，用于将原始问题分解为规划层和运行层，将所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束进行线性化处理，将所述规划-运行双层优化的平衡场景模型整合为混合整数线性规划模型，并通过整合后的模型对分解后的所述原始问题进行求解。

7、可选地，在本申请的一个实施例中，所述多能源系统投资和运行目标为所述多能源系统的总成本最小，其中，所述多能源系统的总成本包括所述多能源系统中各类电源投资成本和每个典型日场景下的系统运行成本，所述各类电源投资成本包括火电机组的投建成本，光热电站集热、储热、发电各子组件的平衡建模成本，以及电储能设备的投资成本。

8、可选地，在本申请的一个实施例中，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型的约束条件包括电源特性约束和电力系统运行约束，所述电源特性约束包括风电、光伏、火电、水电、光热、储能特性约束，所述电力系统运行约束包括电力平衡约束和备用容量约束。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束包括水电约束和光热约束，在所述水电约束中，水电转换效率取定值后，优化变量通过mccormick不等式进行线性化，在所述光热约束中，连续变量通过大m法进行线性化。

10、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法。

11、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法。

12、本申请实施例提出的面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法及装置，针对高比例可再生能源系统电力电量平衡问题，以多能源电力系统投资和运行总成本最小为目标，建立规划-运行双层优化配置模型，对光热电站的光场面积、储热容量、发电容量及电化学储能的容量进行协同优化。将原始问题分解为规划层和运行层，并最终集成为一个混合整数线性规划模型进行求解。

13、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多能源系统投资和运行目标为所述多能源系统的总成本最小，其中，所述多能源系统的总成本包括所述多能源系统中各类电源投资成本和每个典型日场景下的系统运行成本，所述各类电源投资成本包括火电机组的投建成本，光热电站集热、储热、发电各子组件的平衡建模成本，以及电储能设备的投资成本。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型的约束条件包括电源特性约束和电力系统运行约束，所述电源特性约束包括风电、光伏、火电、水电、光热、储能特性约束，所述电力系统运行约束包括电力平衡约束和备用容量约束。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束包括水电约束和光热约束，在所述水电约束中，水电转换效率取定值后，优化变量通过mccormick不等式进行线性化，在所述光热约束中，连续变量通过大m法进行线性化。

5.一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多能源系统投资和运行目标为所述多能源系统的总成本最小，其中，所述多能源系统的总成本包括所述多能源系统中各类电源投资成本和每个典型日场景下的系统运行成本，所述各类电源投资成本包括火电机组的投建成本，光热电站集热、储热、发电各子组件的平衡建模成本，以及电储能设备的投资成本。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型的约束条件包括电源特性约束和电力系统运行约束，所述电源特性约束包括风电、光伏、火电、水电、光热、储能特性约束，所述电力系统运行约束包括电力平衡约束和备用容量约束。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述规划-运行双层优化的平衡场景模型中的非线性约束包括水电约束和光热约束，在所述水电约束中，水电转换效率取定值后，优化变量通过mccormick不等式进行线性化，在所述光热约束中，连续变量通过大m法进行线性化。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4任一项所述的面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法。

技术总结
本申请公开了一种面向高比例可再生能源的电力电量平衡场景构建方法，属于电力系统供需关系平衡领域，针对高比例可再生能源系统电力电量平衡问题，以多能源电力系统投资和运行总成本最小为目标，建立规划‑运行双层优化配置模型，对光热电站的光场面积、储热容量、发电容量及电化学储能的容量进行协同优化。将原始问题分解为规划层和运行层，并最终集成为一个混合整数线性规划模型进行求解。

技术研发人员：胡伟,陶洪铸,项中明,张志,董时萌,徐立中,张思,张鑫,孙云超
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13