一种农村多能互补储能方法、装置、存储介质以及系统与流程

本发明涉及农村多能互补储能，尤其涉及一种农村多能互补储能方法、装置、计算机可读存储介质及系统。

背景技术：

1、近年来，农村电力需求随着农村经济发展和居民生活水平的提高呈现快速增长的趋势。与之相对的是农村地区现阶段电力系统中的设施、设备老化落后，电网架构薄弱，供电能力满足不了日益增长的电力需求。要想改变这种状况，对农网进行大规模改造升级并不是一个经济的选择，大规模改造升级农网意味着巨额的建设成本和较长的建设周期，且农网大多处在偏远地区，这也将导致建设完成后还需面临巨大的输电损耗和高额的供电费用。同时，农村地区生物质能资源极为丰富，每年农村的秸秆量约7亿吨，禽畜粪便数量也相当巨大。而今在农村地区对生物质能的利用大多只停留在初级阶段，比如生物质能的直接燃烧，粪便直接浇灌农田，这样的利用方式不仅效率不高，而且会产生严重的环境污染问题。因此，因地制宜开发利用农村丰富的风能、光能、生物质能等资源构建分布式能源系统，成为解决农村地区用电困难和环境污染问题，实现可持续发展的最佳选择。然而，由于风、光发电的波动性和间歇性，单一能源发电可靠性差，其发展受到制约。而储能有着平抑风光波动性，改善电能质量，提高供电可靠性和系统运行灵活性的作用，在系统中配置储能，是实现系统稳定、经济运行的重要途径。所以建设包含储能设备的可再生能源多能互补系统是解决上述问题的经济、有效的方法。构建计及低碳化运行的农村地区风光生储多能互补系统，不仅可以解决农村秸秆野外焚烧等污染环境的问题，而且可以满足农村日益增长的电力需求。此外，同时使用多种能源互补发电还可以高效提升能源的综合利用率，减轻居民对化石能源的依赖，缓解区域能源供需矛盾，能源消费过程的低碳化对于实现能源系统碳中和目标，促进农村能源的绿色低碳发展，保障乡村振兴战略的顺利实施，推动农村能源转型革命的进程也具有重大意义。由于储能在系统中发挥关键作用，在多能互补系统中配置不同容量的储能，不仅关乎系统是否能安全稳定的运行，对系统的经济性也有重大影响。因此对多能互补系统中储能系统的容量配置规划问题进行深入讨论具有重要的现实应用意义。

2、在现有技术中，通常通过风光油氢等传统新能源进行发电储能，从而通过多能结合的方式进行清洁发电以提升发电效率。

3、但是，现有技术仍存在如下缺陷：传统新能源发电储能方案更适用于城市、海岛，但对于农村而言无法实现能量利用最大化，不能因地制宜地利用农村丰富的风能、光能、生物质能等资源，从而使得农村的可发电能源利用率不高。

4、因此，当前需要一种农村多能互补储能方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，从而克服现有技术中存在的上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种农村多能互补储能方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，从而提升农村的可发电能源利用率。

2、本发明一实施例提供一种农村多能互补储能方法，所述互补储能方法包括：获取农村地区待储能配置能源系统的多能发电数据组以及用电数据组，并根据所述多能发电数据组以及所述用电数据组，确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型；所述多能发电数据组包括日光伏发电数据、日风力发电数据以及日沼气发电数据，所述用电数据组包括日用电负荷需求值以及电价预测值；根据所述能源类型、预设的运行约束条件组以及预设的蝗虫花授粉混合算法，对预设的系统经济运行双层模型进行求解以获取优化运行方案，对所述优化运行方案进行迭代判断，并在满足预设的收敛条件时，输出最优运行方案；所述系统经济运行双层模型包括上层储能配置模型以及下层收益目标函数；所述预设的运行约束条件组包括碳排放约束条件；根据所述最优运行方案，控制所述待储能配置能源系统进行多能互补储能发电。

3、作为上述方案的改进，根据所述能源类型、预设的运行约束条件组以及预设的蝗虫花授粉混合算法，对预设的系统经济运行双层模型进行求解以获取优化运行方案，对所述优化运行方案进行迭代判断，并在满足预设的收敛条件时，输出最优运行方案，具体包括：随机生成待储能配置能源系统的系统储能初始功率以及系统储能初始容量；所述系统储能初始功率以及所述系统储能初始容量满足所述上层储能配置模型的第一约束条件；根据当前系统功率、所述当前储能容量、所述能源类型、预设的运行约束条件组以及预设的蝗虫花授粉混合算法，对所述下层收益目标函数求解，获得储能优化方案，根据所述储能优化方案以及预设的上层约束条件组，对所述上层储能配置模型求解，获得优化运行方案并进行迭代，直至所述优化运行方案满足预设的收敛条件时退出迭代，并将所述优化运行方案输出为最优运行方案；在第一次迭代时，所述当前系统功率为所述系统储能初始功率，所述当前储能容量为系统储能初始容量；所述预设的运行约束条件组还包括系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件以及沼气日发电总量约束条件。

4、作为上述方案的改进，所述下层收益目标函数具体为：maxf2＝g1+g2-c1-c2-c3；式中，g1为日售电收益；g2为风力发电、光伏发电、沼气发电的补贴收益；c1为日购电成本；c2为由储能系统出力运行过程导致的可变运维成本；c3为农村多能互补系统的日运行固定维护成本。

5、作为上述方案的改进，所述蝗虫花授粉混合算法包括优化位置更新函数，所述优化位置更新函数公式为：式中，g是引力常数和沿地球中心的单位矢量；l是步长；yi为通过蝗虫算法数学模型计算得到的第i个蝗虫的位置。

6、作为上述方案的改进，所述碳排放约束条件具体为：式中，χne为光伏、风力、沼气发电量每度电对标标准煤的折算系数；χcp为煤电电量每度电对标标准煤的折算系数。

7、作为上述方案的改进，沼气日发电总量约束条件具体为：式中，m为由沼气装机容量决定的常数。

8、作为上述方案的改进，根据所述多能发电数据组以及所述用电数据组，确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型，具体包括：根据所述多能发电数据组以及所述用电数据组，计算并判断风光发电量是否满足负荷用电需求；若满足，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力发电以及光伏发电；若不能满足，则计算并判断沼气发电量以及储能系统电量是否小于所述负荷用电需求和所述风光发电量的第一差额；如果大于等于所述第一差额，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力、光伏、沼气以及储能；如果小于所述第一差额，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力、光伏、沼气、储能以及购电。

9、本发明另一实施例对应提供了一种农村多能互补储能装置，所述储能装置包括数据获取单元、迭代优化单元以及互补发电单元，其中，所述数据获取单元用于获取农村地区待储能配置能源系统的多能发电数据组以及用电数据组，并根据所述多能发电数据组以及所述用电数据组，确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型；所述多能发电数据组包括日光伏发电数据、日风力发电数据以及日沼气发电数据，所述用电数据组包括日用电负荷需求值以及电价预测值；所述迭代优化单元用于根据所述能源类型、预设的运行约束条件组以及预设的蝗虫花授粉混合算法，对预设的系统经济运行双层模型进行求解以获取优化运行方案，对所述优化运行方案进行迭代判断，并在满足预设的收敛条件时，输出最优运行方案；所述系统经济运行双层模型包括上层储能配置模型以及下层收益目标函数；所述预设的运行约束条件组包括碳排放约束条件；所述互补发电单元用于根据所述最优运行方案，控制所述待储能配置能源系统进行多能互补储能发电。

10、作为上述方案的改进，所述数据获取单元还用于：根据所述多能发电数据组以及所述用电数据组，计算并判断风光发电量是否满足负荷用电需求；若满足，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力发电以及光伏发电；若不能满足，则计算并判断沼气发电量以及储能系统电量是否小于所述负荷用电需求和所述风光发电量的第一差额；如果大于等于所述第一差额，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力、光伏、沼气以及储能；如果小于所述第一差额，则确定参与储能配置的第一待配置能源的能源类型包括风力、光伏、沼气、储能以及购电。

11、作为上述方案的改进，所述迭代优化单元还用于：随机生成待储能配置能源系统的系统储能初始功率以及系统储能初始容量；所述系统储能初始功率以及所述系统储能初始容量满足所述上层储能配置模型的第一约束条件；根据当前系统功率、所述当前储能容量、所述能源类型、预设的运行约束条件组以及预设的蝗虫花授粉混合算法，对所述下层收益目标函数求解，获得储能优化方案，根据所述储能优化方案以及预设的上层约束条件组，对所述上层储能配置模型求解，获得优化运行方案并进行迭代，直至所述优化运行方案满足预设的收敛条件时退出迭代，并将所述优化运行方案输出为最优运行方案；在第一次迭代时，所述当前系统功率为所述系统储能初始功率，所述当前储能容量为系统储能初始容量；所述预设的运行约束条件组还包括系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件以及沼气日发电总量约束条件。

12、本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如前所述的农村多能互补储能方法。

13、本发明另一实施例提供了一种农村多能互补储能系统，所述互补储能系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的农村多能互补储能方法。

14、与现有技术相比，本技术方案存在如下有益效果：

15、本发明提供了一种农村多能互补储能方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，通过基于低碳化评估指标，构建了计及低碳化的农村风光生储能源互补系统的系统运行约束；描述了农村风光生储多能源互补系统的结构；综合考虑了系统储能建设的长期规划成本及系统典型日最优经济运行，构建了双层配置优化模型，以最小化储能全寿命周期成本为目标构建上层规划模型，以最大化多能互补系统典型日运行净收益为目标构建下层运行模型；采用混合蝗虫和花授粉算法对储能配置优化模型进行求解，得到系统最优储能配置及经济运行方案，该互补储能方法、装置、计算机可读存储介质以及系统提升了农村的可发电能源利用率。