计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置方法及系统与流程

本发明属于电网优化，具体涉及一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着风电、光伏发电等可再生能源发电量占比的逐渐提升，新能源渗透率提升对电力系统灵活性提出了严峻挑战。电网灵活性不足，发电难以跟随净负荷变化，需要进行弃风弃光和切负荷操作，造成巨大浪费。保证电力系统灵活性充裕，对新能源消纳和建设新能源电力系统具有重要意义。

3、“源网荷储”互动特性的分析需要考虑影响电源侧、电网侧、负荷侧三方面互动的不确定性因素，包括规划水平年的负荷特性、新能源接入规模和出力特性、储能和可控负荷等需求侧资源接入规模等。裕度是能力的表示，裕度越大，代表能力越强，但同时也会导致成本的升高。电网设备容量裕度主要包括各类电源装机容量裕度、电网调节能力裕度和电网传输能力容量裕度。以电网调节能力裕度为例，具备较大调节裕度的系统拥有较高的新能源消纳能力，然而在系统调度中一味追求调节裕度最大，将导致调节机组功率水平偏低，造成系统预留较大的备用资源，从而提高系统的投资成本。如何在系统的新能源消纳能力、保供电能力和运行经济性之间找到合适的平衡点至关重要。

4、据发明人了解，有相关研究采用预测方法对风电等新能源机组出力进行处理，计算其净负荷值参与调度；虽然全额消纳新能源出力，但对电力系统运行经济性和可靠性提出更加苛刻的要求；对灵活性资源考虑不全面，没有挖掘电力系统灵活性互动的潜力；以优化分配有限的灵活性资源来应对大规模风电接入后带来的不利影响，但是没有同时考虑各种灵活性资源特性对电网运行调度的影响。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置方法及系统，结合区域电网的负荷特性、新能源出力特性、储能配置等因素，通过构建计及源荷储互动特性的电网设备容量裕度测算模型，实现电网容量裕度优化配置的计算，为评估分析区域电网源荷承载能力和新能源消纳能力提供分析指标。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置方法，采用如下技术方案：

3、一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置方法，包括：

4、考虑切负荷率和风电弃风率，获取电源侧灵活裕度指标和电网侧容量裕度指标；

5、以电网运行总成本最小为目标，结合所获取的电源侧灵活裕度指标和电网侧容量裕度指标，构建电网容量裕度模型；

6、求解所构建的电网容量裕度模型的最优解，完成计及源荷储互动特性的电网容量裕度的优化配置。

7、作为进一步的技术限定，所述电源侧灵活裕度指标考虑发电机组的运行特性和储能电站的调节特性，包括发电机组灵活性容量和储能电站灵活性容量。

8、进一步的，所述发电机组灵活性容量为；其中，为0-1变量，表示发电机组的上调灵活性，表示发电下调灵活性；为上调灵活性供给调节容量；为下调灵活性供给调节容量；且

9、

10、

11、和分别表示第 i类机组中的第 mi台机组出力的上限和下限； n表示机组类型的总数， mi表示第 i类机组的总数；和分别表示第 i类机组中的第 mi台机组的爬坡、降坡能力。

12、进一步的，所述储能电站灵活性容量为

13、

14、其中，为储能电站 t时刻的容量；和分别表示 t时刻储能电站的实际充电和放电功率；和分别表示储能系统的充电效率和放电效率；为0-1变量，表示储能电站的充电状态，表示储能电站的放电状态；为计算时间间隔。

15、作为进一步的技术限定，所述电网侧容量裕度指标包括切负荷率和风电弃电率。

16、作为进一步的技术限定，所构建的电网容量裕度模型包括电源容量效益裕度指标和多区域互联的电网容量效益裕度指标。

17、作为进一步的技术限定，所述电网运行总成本包括风电机组弃电惩罚成本、失负荷惩罚成本、储能电站充放电的运行成本、决策区域实时调度成本和容量效益裕度的协议成本。

18、作为进一步的技术限定，所述电网容量裕度模型的约束条件包括风电弃电率上下限约束、切负荷率上下限约束、储能电站功率约束和荷电状态约束、受电区域可靠性约束和送电区域自身可靠性约束。

19、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置系统，采用如下技术方案：

20、一种计及源荷储互动特性的电网容量裕度优化配置系统，包括：

21、获取模块，其被配置为考虑切负荷率和风电弃风率，获取电源侧灵活裕度指标和电网侧容量裕度指标；

22、建模模块，其被配置为以电网运行总成本最小为目标，结合所获取的电源侧灵活裕度指标和电网侧容量裕度指标，构建电网容量裕度模型；

23、优化模块，其被配置为求解所构建的电网容量裕度模型的最优解，完成计及源荷储互动特性的电网容量裕度的优化配置。

24、作为进一步的技术限定，在所述获取模块中，电源侧灵活裕度指标考虑发电机组的运行特性和储能电站的调节特性，包括发电机组灵活性容量和储能电站灵活性容量。

25、进一步的，所述发电机组灵活性容量为；其中，为0-1变量，表示发电机组的上调灵活性，表示发电下调灵活性；为上调灵活性供给调节容量；为下调灵活性供给调节容量；且

26、

27、

28、和分别表示第 i类机组中的第 mi台机组出力的上限和下限； n表示机组类型的总数， mi表示第 i类机组的总数；和分别表示第 i类机组中的第 mi台机组的爬坡、降坡能力。

29、进一步的，所述储能电站灵活性容量为

30、

31、其中，为储能电站 t时刻的容量；和分别表示 t时刻储能电站的实际充电和放电功率；和分别表示储能系统的充电效率和放电效率；为0-1变量，表示储能电站的充电状态，表示储能电站的放电状态；为计算时间间隔。

32、作为进一步的技术限定，在所述获取模块中，电网侧容量裕度指标包括切负荷率和风电弃电率。

33、作为进一步的技术限定，在所述建模模块中，所构建的电网容量裕度模型包括电源容量效益裕度指标和多区域互联的电网容量效益裕度指标。

34、作为进一步的技术限定，在所述建模模块中，电网运行总成本包括风电机组弃电惩罚成本、失负荷惩罚成本、储能电站充放电的运行成本、决策区域实时调度成本和容量效益裕度的协议成本。

35、作为进一步的技术限定，在所述建模模块中，电网容量裕度模型的约束条件包括风电弃电率上下限约束、切负荷率上下限约束、储能电站功率约束和荷电状态约束、受电区域可靠性约束和送电区域自身可靠性约束。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

37、本发明通过分析系统规划需要考虑的不确定因素，考虑电源侧灵活性裕度，对电网侧容量裕度指标进行重新定义，使其能够反应大规模新能源接入的经济性指标和电力供给的可靠性指标的综合影响，实现电网容量裕度模型的量化表达和优化求解；综合电源侧、负荷侧和电网侧的容量裕度指标，在考虑发电机组运行成本、储能电站运行成本、新能源弃电成本、负荷侧的弃电惩罚成本以及区域间输电成本的条件下，建立电网设备容量裕度的两阶段优化模型，计算得到计及源荷储互动特性的电网容量裕度配置的最优解，为评估分析区域电网源荷承载能力和新能源消纳能力提供分析指标。