一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划方法及系统与流程

本发明涉及储能容量规划领域，特别是涉及一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划方法及系统。

背景技术：

1、随着全球能源问题日益加剧，可再生能源的开发利用得到各国的重视。以期实现在能源结构上向清洁能源的转型，在电力系统方面，可以预见未来的电力系统必将表现出高比例、大规模新能源的特征。不可忽视的是，大规模，高比例的新能源并入电力系统也将带来更加严峻的消纳问题。同时随着社会的不断发展，负荷的种类不断增多，用能需求不断加剧，负荷的波动将进一步加剧。在未来的电力系统，将表现出更长时间、更大规模的供需平衡问题。储能技术为能量平衡、新能源消纳问题的一大解决方案。但当前电力系统中的储能仍较多的以电化学等短时储能为主，以解决电力系统短时间(日内)的负荷波动，难以实现更长时间、更大规模的供需不平衡问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划方法及系统，通过多种时间尺度的储能共同参与，以多时间尺度的能量转移，实现供需平衡。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划方法，所述方法包括：

4、获取区域电网的运行数据；所述运行数据包括：负荷数据和风光出力数据；

5、根据所述运行数据构建多时间尺度容量规划模型；所述多时间尺度容量规划模型包括：目标函数和约束条件；所述目标函数是以区域电网的储能总成本最小为目标构建的；所述约束条件包括：日时间尺度储能运行约束、月时间尺度储能运行约束、年时间尺度储能运行约束、调峰约束和功率平衡机组出力约束；

6、根据所述约束条件对所述目标函数进行求解，得到区域电网的最优储能规划方案；所述最优储能规划方案，包括：区域电网的储能总成本最小时对应的区域电网的负荷、储能以及风光机组出力之间的配置。

7、可选地，获取区域电网的运行数据，具体包括：

8、获取区域电网的初始的运行数据；

9、采用k-means聚类算法对初始的运行数据按照设定规则进行聚类划分，得到划分运行数据；

10、根据所述划分运行数据确定净负荷曲线；

11、根据所述净负荷曲线确定所述运行数据。

12、可选地，所述目标函数为：

13、f＝cs+co+cpel；

14、

15、

16、

17、

18、其中，f为储能总成本；cs为储能的总体投资成本；co为储能的总体运营维护成本；cpel为储能的总体购买电力所需成本；εi为对应的时间尺度的储能成本的等年值折算系数；为储能全寿命周期的成本；为每种储能的额定功率；为每种储能的单位功率成本；为每种储能的额定容量；为每种储能单位容量成本系数；为三种时间尺度储能的集合；为储能每天单位功率的维护成本；为日时间尺度的储能充电功率；为月时间尺度的储能充电功率；为年时间尺度的储能充电功率；为日时间尺度的储能的放电功率；为月时间尺度的储能的放电功率；为年时间尺度的储能的放电功率；ki为不同时刻的电价；dt为日时间尺度储能的充放电时刻的集合；mt为月时间尺度储能的充放电时刻的集合；yt为年时间尺度储能的充放电时刻的集合；dr为贴现率；yi为相应时间尺度下储能的寿命；dt为日时间尺度储能的充放电时刻；mt为月时间尺度储能的充放电时刻；yt为年时间尺度储能的充放电时刻；i为日、月、年中的一个时间尺度储能。

19、可选地，所述日时间尺度储能运行约束为：

20、

21、

22、

23、

24、

25、其中，ηd为储能的充放电效率；t1为日时间尺度储能的单位充放电时长；为储能后的容量状态；为储能前的容量状态；为日时间尺度的储能每时刻的充电功率；为日时间尺度的储能每时刻的放电功率；为日时间尺度储能在一天前的储能容量状态；为日时间尺度储能在一天后的储能容量状态；为日时间尺度配置储能的额定功率；和均为0-1的变量；dt为日时间尺度储能的充放电时刻的集合；dt为日时间尺度储能的充放电时刻。

26、可选地，所述月时间尺度储能运行约束为：

27、

28、

29、

30、

31、

32、

33、其中，ηm为月时间尺度的储能充放电效率；t2为月时间尺度储能的单位充放电时长；为月时间尺度储能前的容量状态；为月时间尺度储能后的容量状态；为月时间尺度的储能的充电功率；为月时间尺度的储能的放电功率；为月时间尺度的储能每时刻的充电功率；为月时间尺度的储能每时刻的放电功率；为月时间尺度配置储能的额定功率；和均为0-1的变量；wh为不同天出现的概率；为月时间尺度储能在一天初始时刻的能量状态水平；为月时间尺度储能在另一天初始时刻的能量状态水平；mt为月时间尺度储能的充放电时刻的集合；nm表示月时间尺度储能充放电循环周期时长；为月时间尺度储能在另一天结束时刻的能量状态水平；mt为月时间尺度储能的充放电时刻；h为月时间尺度储能一天中的时刻序号。

34、可选地，所述年时间尺度储能运行约束为：

35、

36、

37、

38、

39、

40、

41、其中，ηy为年时间尺度储能的充放电效率；为年时间尺度储能前的能量状态；为年时间尺度储能后的能量状态；为年时间尺度的储能的充电功率；为年时间尺度的储能的放电功率；为年时间尺度的储能每时刻的充电功率；为年时间尺度的储能每时刻的放电功率；为年时间尺度储能配置的额定功率；和均为0-1的变量；为年时间尺度储能在前一天初始时刻的能量状态水平；为年时间尺度储能在当天初始时刻的能量状态水平；ny表示年时间尺度储能充放电循环周期时长；wh为不同天出现的概率；yt为年时间尺度储能的充放电时刻的集合；为年时间尺度储能在前一天结束时刻的能量状态水平；t为年时间尺度储能的单位充放电时长；yt为年时间尺度储能的充放电时刻。

42、可选地，所述调峰约束为：

43、

44、

45、其中，ptn为风光以及负荷经储能平抑前相叠加的特性曲线数据；ptn为风光以及负荷经储能平抑后相叠加的特性曲线数据；为每种时间尺度储能每时刻的充电功率；为每种时间尺度储能每时刻的放电功率；pth为经储能平抑后曲线的峰值；ptl为经储能平抑后的曲线的谷值；δp为曲线峰谷差率的限制；i为日、月、年中的一个时间尺度储能；为三种时间尺度储能的集合。

46、可选地，所述功率平衡机组出力约束为：

47、

48、

49、其中，pig为包含风光在内机组的出力；ωgn为包含风光在内机组的集合；pil为负荷所需的功率；ωln为负荷的集合；picha为每种时间尺度储能每时刻的充电功率；pidis为每种时间尺度储能每时刻的放电功率；为机组出力的下限；为机组出力的上限；i为日、月、年中的一个时间尺度储能；为三种时间尺度储能的集合。

50、一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划系统，所述系统包括：

51、数据获取模块，用于获取区域电网的运行数据；所述运行数据包括：负荷数据和风光出力数据；

52、模型构建模块，用于根据所述运行数据构建多时间尺度容量规划模型；所述多时间尺度容量规划模型包括：目标函数和约束条件；所述目标函数是以区域电网的储能总成本最小为目标构建的；所述约束条件包括：日时间尺度储能运行约束、月时间尺度储能运行约束、年时间尺度储能运行约束、调峰约束和功率平衡机组出力约束；

53、求解模块，用于根据所述约束条件对所述目标函数进行求解，得到区域电网的最优储能规划方案；所述最优储能规划方案，包括：区域电网的储能总成本最小时对应的区域电网的负荷、储能以及风光机组出力之间的配置。

54、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

55、本发明提供了一种区域电网多时间尺度共享储能容量规划方法及系统，通过根据获取的区域电网的运行数据构建多时间尺度容量规划模型；该多时间尺度容量规划模型包括：目标函数和约束条件；目标函数是以区域电网的储能总成本最小为目标构建的；约束条件包括：日时间尺度储能运行约束、月时间尺度储能运行约束、年时间尺度储能运行约束、调峰约束和功率平衡机组出力约束；根据约束条件对目标函数进行求解，得到区域电网的最优储能规划方案；最优储能规划方案，包括：区域电网的储能总成本最小时对应的区域电网的负荷、储能以及风光机组出力之间的配置；通过多种时间尺度的储能共同参与，以多时间尺度的能量转移，实现供需平衡。