本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)靈活性和儲(chǔ)能優(yōu)化配置領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)：

1、在過去半個(gè)多世紀(jì)的社會(huì)發(fā)展過程中，電力需求急速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)一次能源的大規(guī)模使用帶來了環(huán)境污染問題，同時(shí)傳統(tǒng)一次能源資源逐漸枯竭。為解決碳排放帶來的問題，必須推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，減少對(duì)化石燃料的依賴，發(fā)展清潔可靠的能源。然而，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電形式受外界天氣條件影響較大，其出力具有較大的不確定性和間歇性，而傳統(tǒng)的火電發(fā)電機(jī)組，由于其調(diào)節(jié)響應(yīng)較慢且成本較高，往往難以有效應(yīng)對(duì)風(fēng)能和光伏的隨機(jī)輸出波動(dòng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)實(shí)時(shí)功率失衡，也可能導(dǎo)致無效投資和棄風(fēng)、棄光等一系列問題。從調(diào)度和運(yùn)行的角度看，風(fēng)能和光伏的不確定性和間歇性等特性給電力系統(tǒng)靈活性平衡帶來了挑戰(zhàn)。常規(guī)機(jī)組的靈活性供給能力已無法滿足新型電力系統(tǒng)對(duì)于靈活性的需求，因此，在以新能源為主的能源轉(zhuǎn)型過程中，需要對(duì)系統(tǒng)的靈活性進(jìn)行量化研究，并在電力系統(tǒng)內(nèi)配置以儲(chǔ)能為代表的靈活資源以滿足系統(tǒng)靈活性需求。

2、在當(dāng)今能源轉(zhuǎn)型和電力系統(tǒng)革新的背景下，儲(chǔ)能技術(shù)顯現(xiàn)出其不可或缺的重要性。它不僅是實(shí)現(xiàn)可再生能源高效利用的關(guān)鍵，也是確保電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性的核心因素。儲(chǔ)能具有充放電速度快、充放電狀態(tài)可調(diào)的雙重特點(diǎn)。在新型電力系統(tǒng)中配置儲(chǔ)能，能有效平衡電力系統(tǒng)功率的供需關(guān)系，提高可再生能源的利用效率，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的功率平衡和靈活性平衡。儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于促進(jìn)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的發(fā)展、增強(qiáng)電力市場(chǎng)的靈活性以及支持電力體制的改革與創(chuàng)新具有深遠(yuǎn)影響。因此儲(chǔ)能技術(shù)不僅是新型電力系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，更是推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)提升電力系統(tǒng)靈活性的儲(chǔ)能優(yōu)化配置問題，提出了一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法。該方法首先基于節(jié)點(diǎn)重要性指標(biāo)進(jìn)行儲(chǔ)能選址，其次基于copula理論和聚類算法生成風(fēng)光典型場(chǎng)景，最后以系統(tǒng)日綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置模型。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

4、1)結(jié)合電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)功率變化對(duì)于潮流的影響因子、節(jié)點(diǎn)介數(shù)以及鄰近中心性計(jì)算電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)最高的節(jié)點(diǎn)作為儲(chǔ)能機(jī)組接入的位置；

5、2)所述電力系統(tǒng)包括風(fēng)光機(jī)組，根據(jù)風(fēng)光機(jī)組的歷史出力數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)生成未來時(shí)間段的風(fēng)光典型日?qǐng)鼍埃?/p>

6、3)建立計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置模型，該模型由儲(chǔ)能配置決策層和運(yùn)行模擬層構(gòu)成；所述儲(chǔ)能配置決策層用于尋求儲(chǔ)能投資建設(shè)成本最小的儲(chǔ)能配置方案，所述儲(chǔ)能配置方案包括儲(chǔ)能容量和功率，所述運(yùn)行模擬層用于在儲(chǔ)能配置決策層得出的儲(chǔ)能配置方案的基礎(chǔ)上，尋求系統(tǒng)日綜合成本最小的電力系統(tǒng)各機(jī)組出力分配；

7、4)儲(chǔ)能配置決策層和運(yùn)行模擬層根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)組接入位置和風(fēng)光典型日?qǐng)鼍安捎米赃m應(yīng)粒子群算法進(jìn)行交互迭代，求解系統(tǒng)日綜合成本最小的儲(chǔ)能配置方案。

8、進(jìn)一步的，步驟2)基于copula理論和聚類算法實(shí)現(xiàn)。

9、進(jìn)一步的，步驟4)具體包括：

10、a)初始化粒子群，粒子的維度代表儲(chǔ)能容量和功率；

11、b)解碼粒子群中的粒子得到儲(chǔ)能容量和功率，并輸入到運(yùn)行模擬層，在預(yù)設(shè)的約束條件下求解使得系統(tǒng)日綜合成本最小下的電力系統(tǒng)各機(jī)組的出力情況；

12、c)根據(jù)步驟b)的求解結(jié)果和儲(chǔ)能投資建設(shè)成本作為各粒子的適應(yīng)度值，更新個(gè)體最優(yōu)和全局最優(yōu)值，對(duì)粒子的維度進(jìn)行更新；

13、d)重復(fù)執(zhí)行步驟b)-c)，直到模型收斂，解碼粒子得到儲(chǔ)能容量和功率，即得到最優(yōu)的儲(chǔ)能配置方案。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

15、該發(fā)明提出了一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法。通過系統(tǒng)驗(yàn)證結(jié)果表明，該發(fā)明基于copula理論和聚類算法對(duì)風(fēng)光之間的相關(guān)性進(jìn)行描述生成風(fēng)光典型場(chǎng)景所得到的風(fēng)光典型場(chǎng)景具有相關(guān)性，有利于提高儲(chǔ)能配置的經(jīng)濟(jì)性；在設(shè)置合理的靈活性需求匹配系數(shù)后，該發(fā)明所提模型得到的儲(chǔ)能配置方案在保證一定系統(tǒng)靈活性的基礎(chǔ)上獲得了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)配置儲(chǔ)能后的靈活性需求匹配系數(shù)達(dá)到較高水平。

技術(shù)特征：

1.一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)包括儲(chǔ)能機(jī)組、風(fēng)光機(jī)組、火電機(jī)組和電力負(fù)荷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，步驟s1中，所述結(jié)合電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)功率變化對(duì)于潮流的影響因子、節(jié)點(diǎn)介數(shù)以及鄰近中心性計(jì)算電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)i功率變化對(duì)于潮流的影響因子ai的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)介數(shù)bi的表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)i的鄰近中心性ci為節(jié)點(diǎn)i與其他節(jié)點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)近。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，步驟s4中，所述的儲(chǔ)能配置決策層和運(yùn)行模擬層根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)組接入位置和風(fēng)光典型日?qǐng)鼍安捎米赃m應(yīng)粒子群算法進(jìn)行交互迭代，求解系統(tǒng)日綜合成本最小的儲(chǔ)能配置方案，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，步驟s4中，所述系統(tǒng)日綜合成本，其計(jì)算方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述預(yù)設(shè)的約束條件包括儲(chǔ)能機(jī)組運(yùn)行約束、潮流約束、靈活性需求系數(shù)約束、風(fēng)光出力約束和功率平衡約束，若電力系統(tǒng)還包括除風(fēng)光機(jī)組以外的其他發(fā)電機(jī)組，則預(yù)設(shè)的約束條件還包括其他發(fā)電機(jī)組約束。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述靈活性需求匹配系數(shù)約束為所述靈活性需求匹配系數(shù)滿足下式：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置方法，屬于新型電力系統(tǒng)靈活性和優(yōu)化配置領(lǐng)域。所述方法包括：基于節(jié)點(diǎn)重要性指標(biāo)進(jìn)行儲(chǔ)能選址；其次基于Copula理論和聚類算法對(duì)風(fēng)光之間的相關(guān)性進(jìn)行描述，生成風(fēng)光典型場(chǎng)景；最后以系統(tǒng)日綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立計(jì)及靈活性的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置模型，通過模型計(jì)算最優(yōu)儲(chǔ)能配置方案。通過具體算例分析表明，在設(shè)置合理的靈活性需求匹配系數(shù)后，所提模型得到的儲(chǔ)能配置方案保證一定系統(tǒng)靈活性的基礎(chǔ)上獲得了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，證明了方法的有效性。

技術(shù)研發(fā)人員：呼斯樂,于源,郭裕,南家楠,楊家強(qiáng),畢躍,陳超,高源,趙禹燦,王淵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10