一种独立新能源混合发电系统优化规划方法

文档序号:9453516阅读:561来源:国知局
一种独立新能源混合发电系统优化规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统技术领域,涉及一种独立新能源混合发电系统规划技术。
【背景技术】
[0002] 随着全球经济的不断发展,对于能源的需求也越来越大,能源危机和环境保护也 受到了全世界的广泛重视,因此,新能源发电技术得到了国内外的深入研究和推广应用。
[0003] 新能源发电技术因地制宜,可充分利用当地的可再生资源,包括太阳能、风能、生 物质能等,实现较好的经济效益和社会效益。与传统发电方式相比,混合发电系统可提高资 源利用率,主要特点有:
[0004] 发电设备就地安装,靠近用电负荷端和用户终端;
[0005] 系统容量普遍较小,便于给海岛、边远牧区、偏远山区等独立区域供电;
[0006] 可以有多种方式运行,技能作为独立微网运行,也能与电网并网运行;
[0007] 多数采用可再生能源发电,充分利用新能源,发电源清洁,环境污染少。
[0008] 不难看出,因地制宜地建设风电太阳能发电等新能源混合发电系统,既符合目前 我国建设节约环保型社会的时代要求,也是解决海岛、偏远地区等用电难题的一种有效方 式。

【发明内容】

[0009] 技术问题:本发明提供一种实现了对新能源混合发电系统新能源发电量的优化配 置,减小所需配置的储能容量,提高规划结果适应性和实用性的独立新能源混合发电系统 优化规划方法。
[0010] 技术方案:本发明的独立新能源混合发电系统优化规划方法,包括以下步骤: [0011] 步骤1:采集区域历史气象数据,包括光照数据、风速数据及水流数据,建立各新 能源发电系统出力模型及综合成本模型;
[0012] 步骤2 :根据所述步骤1中得到的各新能源发电系统出力模型输出的出力数据,以 储能配置容量最小为目标函数,利用遗传算法进行优化计算,得到新能源之间的优化配比 关系,进而得到N种电源容量配置预选方案;
[0013] 步骤3:基于微电网中各储能设备和柴油机组发电部件的能量管理策略,新能源 与储能设备、柴油机之间的供电配合方案,以及历史数据,遍历步骤2中得到的N种电源配 置预选方案,进行模拟优化调度,得到不同预选方案的各项指标,包括负荷失电率L0LP、弃 风弃光率L0EP及运行成本STC;
[0014] 步骤4 :建立优化配置评价体系,评估步骤3中得到的各预选方案的指标,具体方 法为:根据用户需求及指标间重要性差异为各项指标赋权值系数,计算得到各预选方案的 综合评价指标值,然后根据所述综合评价指标值对各预选方案进行排序,将排序最前的方 案作为电源配置建议方案。
[0015] 进一步的,本发明方法中,步骤1中的新能源发电系统出力模型包括风机出力模 型、光伏出力模型、小水电出力模型;所述综合成本模型包括风机、光伏系统、小水电站、储 能系统及柴油发电机的投资建设成本、运行维护成本的计算模型。
[0016] 进一步的,本发明方法中,步骤2中,获得N种电源容量配置预选方案的方法为:基 于由新能源的优化配比关系得到的各新能源发电系统所需出力值,以及设备出力参数,选 取各发电系统设备型号列表中与该发电系统所需出力值匹配度最高的风机、光伏板、水轮 机、储能设备及柴油机的型号及其机组数量。
[0017] 进一步的,本发明方法中,步骤3中的能量管理策略包括各储能设备和柴油机组 的能量管理策略、新能源消纳优先顺序及供电配合方式。
[0018] 进一步的,本发明方法中,步骤4中建立的优化配置评价体系,其评价指标包括成 本指标、可罪性指标、新能源利用率指标。
[0019] 进一步的,本发明方法中,步骤3中,各储能设备发电部件的能量管理策略包括:
[0020] 充电策略:当新能源混合发电系统的发电功率,即风机、光伏、水电出力总和 Pw+Ppv+PHt大于负荷功率Pu时,剩余的电能给储能充电,直到满足下列两种情况之一:储 能S0C达到上限值soc_;a立微网的发电功率小于或等于负荷功率;
[0021] 放电策略:当新能源混合发电系统的发电功率小于负荷功率时,使用储能设备放 电来满足负荷缺口,由储能设备对独立微网供电,直到满足下列四种情况之一:
[0022] 储能S0C达到设定的下限值S0C_;
[0023] 风电、光伏、水电发电功率之和满足负载功率需求;
[0024] 风电、光伏、水电发电功率之和满足负载功率需求并且已经在向储能充电;
[0025] 柴油机组发电部件的能量管理策略包括:
[0026] 优先考虑储能系统放电补足负荷缺口,当储能系统达不到放电要求时采用柴油机 组供电;当所需发电功率大于柴油机启动功率Pd _时,柴油机才能启动,且柴油机根据实 际电量需求逐一启动,以保证柴油机经济运行;为避免柴油机启停带来能量消耗和设备消 耗,设定柴油机最小运行时间;如果未达到该最小运行时间,则继续运行柴油发电机;
[0027] 所述新能源与储能设备、柴油机之间的供电配合方案为:电力不足时首先消纳风、 光、水出力,不足电力采用辅助发电设备提供;电力过剩时采用储能充电吸纳过剩电力;辅 助发电设备包括储能设备及柴油机,辅助发电设备供电模式包括储能系统充电模式、储能 系统独立供电模式、储能/柴油机组协同供电模式;
[0028] 当发生下述两种电力不足情况之一时,采用储能系统独立供电模式:电力不足量 Pb不大于储能供电最大输出功率Prtat且储能设备以功率Pb持续放电单位时间后,储能设备 荷电状态S0C不低于荷电状态下限值S0C_,单位时间为前后两相邻数据点之间的时间间 隔,根据用户需要设定;电力不足量Pb大于储能最大输出功率Prtat,但-Pb_Prtat小于柴油机 启动功率匕_;
[0029] 其他电力不足情况采用储能/柴油机协同供电模式;采用储能/柴油机协同供电 模式时,储能供电功率由見,二十算得到,其中Ertat, N为储能系统额 t 定容量,t为单位时间;柴油机机组供电功率由Pd= -P b_Pbat计算得到;
[0030] 当电力过剩量Pm不大于储能充电最大功率且储能以功率P"充电持续单位时间后, 其荷电状态S0C不高于荷电状态上限值50(:_时,采用储能充电模式;其余电力过剩情况 下,过剩电力向储能设备充电至储能荷电状态达到上限值30(:_后,剩余过剩电量舍弃。
[0031] 进一步的,本发明方法中,步骤4中的具体流程为:将步骤3中遍历得到的所有预 选方案的负荷失电率L0LP、弃风弃光率L0EP、运行成本STC分别进行归一化处理,得到STC 归一化值STCnOT、L0EP归一化值L0EPnOT、L0LP归一化值L0LPnOT,除去量纲影响,然后根据用 户需求及指标间重要性差异分别为上述指标赋权值系数《STe、《u^P,所述权值系数 均为正值,且满足Wjrrc+WuffiP+Wuiji1,其中《STC为STC权值系数,《WEP为L0EP权值系 数,《U3^%L0LP权值系数;
[0032] 由CEI=cOiXSTC^+o^pXLOEP^+o^pXLOIi^计算得到综合评价指标值 CEI,最后根据各预选方案的综合评价指标值CEI按从小到大进行排序,排序靠前的方案为 电源配置建议方案。
[0033] 针对现有规划技术的不足,本发明综合考虑了分布式新能源发电设备的发电特 性,并且结合不同区域自然资源及气象环境的实际情况,因地制宜地进行风、光、水、储、柴 的合理配置。本发明在分析区域自然资源状况的基础上,确定各项新能源合适的配置比例, 给出预选方案并建立评价体系进行合理评估,得到适应当地风、光、水资源条件的优化配置 方案,为新能源混合发电系统规划建设提供一定的指导意见。
[0034] 有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点::
[0035] (1)现有技术中混合发电系统规划中的新能源发电量配置一般人为设定,缺少对 不同新能源之间互补性的考虑;本发明因地制宜,结合不同区域自然资源及气象环境的实 际情况,考虑不同新能源之间的互补特性,通过遗传算法优化新能源发电量之间
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