一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法

本发明涉及新能源技术，特别是涉及一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法。

背景技术：

1、水光互补技术通过水电站的调节能力，平抑光伏出力的波动性，实现水电与光伏电站发电效益最大化，提升清洁能源基地的经济性和竞争力。在水光互补过程中，水光互补系统各电站补偿关系复杂且补偿效益分摊难以量化，一方面光伏电站相较于独立发电可大幅提升发电效益，另一方面水电站改变自身的运行方式，牺牲一部分自身的利益对光伏电站进行补偿调节，同时龙头电站对下游电站也有补偿调节作用。因此明晰施益主体与受益主体，量化各主体间的补偿效益，才能得出科学合理的补偿效益分配方法，调动各电站参与联合调度的积极性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法，该方法考虑梯级水电站与光伏电站间的利益关系，同时兼顾梯级水电站内部的效益得失，分摊结果公平合理，可以平衡各主体之间的利害关系，有利于调动施益主体参与互补运行的积极性，实现清洁能源基地整体效益最大化。

2、技术方案：本发明的一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法，包括以下步骤：

3、水光互补前以发电量最大为目标构建梯级电站优化调度模型，水光互补优化调度考虑输电通道容量以及梯级水电站处理上限约束，以梯级水电站与光伏电站联合总发电量最大为目标，构建水光互补优化调度模型；根据梯级电站优化调度模型和水光互补优化调度模型计算水光互补前后各电站的发电量；

4、根据水光互补前后各电站发电量变化，选取水光互补动态过程指标与静态特性指标构建水光互补能源基地补偿效益分摊指标体系；并根据动态过程指标值量化梯级水电站与光伏电站在水光互补调度动态过程中的损益，根据梯级水电站与光伏电站在水光互补后的静态特性指标差异，明晰水光互补系统中各方的贡献量；

5、采用critic-topsis方法得到梯级水电站和光伏电站在水光互补系统中的补偿效益分摊比例，包括：首先采用critic方法计算光伏电站与水电站在水光互补系统中的各指标特性权重，然后采用topsis方法计算基地电站的补偿效益分摊比例；

6、最后根据梯级水电站特性指标得出各梯级水电站之间的补偿效益分摊比例，得到水光互补系统中每个电站的补偿效益分摊值。

7、进一步的，梯级电站优化调度模型为：

8、

9、其中，f为梯级水电站独立运行时的总发电量；为第i个梯级水电站m月d天内t时段水电出力；m为一年的月份数；dm为第m月内的天数；t为每日的小时数；s为梯级水电站总数，△t为计算步长；

10、水光互补优化调度模型为：

11、

12、其中，w为水光互补后梯级水电站与光伏电站合计发电量，为第m月梯级水电站总发电量；为第m月光伏电站总发电量。

13、进一步的，动态过程指标包括：

14、水库蓄满变化率pxm：

15、其中，txm和txm'分别表示一年中梯级水电站独立运行与梯级水电站和光伏电站联合运行时水库的蓄满天数；

16、水位最大变幅率wk：

17、其中，ld和ld+1分别表示梯级水电站独立运行时在时段d和时段d+1的水位；l'd和l'd+1分别表示梯级水电站和光伏电站联合运行时水电站在时段d和时段d+1的水位；

18、资源利用率增幅r：r＝r'-r；

19、其中，r和r'分别表示梯级水电站独立运行时资源利用率和梯级水电站与光伏电站联合运行时资源利用率；pe和pe'分别表示梯级水电站和光伏电站联合运行前后水电站弃水量或光伏电站弃光量；p和p'分别表示梯级水电站和光伏电站联合运行前后梯级水电站的下泄水量或者光伏电站的可发电量；y为整个发电时段；

20、最大下泄流量变幅率rv：

21、其中，qd+1和qd分别表示在d+1，d时刻梯级水电站独立运行时下泄流量；q'd+1和q'd分别表示在d+1，d时刻梯级水电站和光伏电站联合运行时水电站的下泄流量；

22、增效电量nb：nb＝n'-n；

23、其中，n表示梯级水电站或光伏电站独立运行的发电量；n'分别表示梯级水电站或光伏电站在联合运行时的发电量。

24、进一步的，静态特性指标包括：

25、单位电能投资pa：

26、其中，co表示梯级水电站或光伏电站的静态投资量，wh表示为梯级电站或者光伏电站年上网电量；

27、单位千瓦投资pn：

28、其中，co表示梯级水电站或光伏电站的静态投资量，nw表示梯级水电站或光伏电站的装机容量；

29、利用小时数η：

30、其中，wh表示为梯级水电站或光伏电站年上网电量，nw表示梯级水电站或光伏电站的装机容量。

31、进一步的，采用critic方法计算光伏电站与水电站在水光互补系统中的各指标特性权重wj，具体包括：

32、设在某个清洁能源基地梯级水电站和光伏电站共有m个，每个电站都有n个指标，构成原始决策矩阵x＝(xij)m×n，对正向及逆向指标分别进行无量纲化处理，得标准化矩阵x'＝(x'ij)m×n：

33、分别计算第j个指标对第i个电站的标准差，表征指标的对比度σj：

34、

35、计算第u个指标与第j个指标之间的相关性ruj，表征指标间的冲突性rj：

36、

37、

38、其中，u＝1，2，…，n；j＝1，2，…，n；；xu为第u个指标；为u个指标的平均值；xj为第j个指标；为j个指标的平均值；ruj为第u个指标与第j个指标之间的相关性；rj为指标间的冲突性；

39、根据指标的对比度和冲突性，求n个指标蕴藏的信息量sj：sj＝σj·rj

40、其中，σj为指标的对比度；rj为指标间的冲突性；

41、计算各指标特性权重wj：

42、进一步的，采用topsis方法基地电站的补偿效益分摊权重τi，具体包括：

43、将原始决策矩阵x规范化得标准决策矩阵z'＝(z'ij)m×n，将标准决策矩阵依据各指标权重值wj，构造加权决策矩阵z＝(zij)m×n：z＝wjz'；

44、确定正理想解负理想解以及虚拟负理想解

45、

46、

47、

48、其中，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；和分别为第j个指标的正理想解和负理想解；

49、根据基地电站各指标距离正理想解欧式距离与虚拟负理想解欧氏距离计算基地电站各特性指标的相对接近度cj：

50、计算每个电站指标的权重值εj：并计算基地电站的补偿效益分摊比例τi：

51、

52、进一步的，根据梯级水电站特性指标得出各梯级水电站之间的补偿效益分摊比例，具体为：

53、采用critic方法计算各梯级电站调节库容、装机容量以及保证出力指标特性权重，然后采用topsis方法计算各梯级电站的补偿效益分摊比例。

54、基于相同的发明构思，本发明的一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊系统，包括：

55、模型构建单元，用于构建梯级电站优化调度模型和水光互补优化调度模型，具体为：水光互补前以发电量最大为目标构建梯级电站优化调度模型，水光互补优化调度考虑输电通道容量以及梯级水电站处理上限约束，以梯级水电站与光伏电站联合总发电量最大为目标，构建水光互补优化调度模型；

56、发电量计算单元，用于根据梯级电站优化调度模型和水光互补优化调度模型计算水光互补前后各电站的发电量；

57、指标体系构建单元，用于根据水光互补前后各电站发电量变化，选取水光互补动态过程指标与静态特性指标构建水光互补能源基地补偿效益分摊指标体系；并根据动态过程指标值量化梯级水电站与光伏电站在水光互补调度动态过程中的损益，根据梯级水电站与光伏电站在水光互补后的静态特性指标差异，明晰水光互补系统中各方的贡献量；

58、补偿效益分摊比例计算单元，用于采用critic-topsis方法得到梯级水电站和光伏电站在水光互补系统中的补偿效益分摊比例，首先采用critic方法计算光伏电站与水电站在水光互补系统中的各指标特性权重，然后采用topsis方法计算基地电站的补偿效益分摊比例；最后根据梯级水电站特性指标得出各梯级水电站之间的补偿效益分摊比例，得到水光互补系统中每个电站的补偿效益分摊值。

59、基于相同的发明构思，本发明的一种电子设备，所述设备包括：

60、存储有可执行程序代码的存储器；

61、与所述存储器耦合的处理器；

62、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如上述的一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法。

63、基于相同的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如上述的一种清洁能源基地水光互补补偿效益分摊方法。

64、有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果为：

65、本发明通过对梯级优化调度及水光互补优化调度后发电量的对比，得出水光互补动态过程指标和静态特性指标，建立水光互补补偿效益分摊模型，并采用改进的critic-topsis方法求解补偿效益分摊比例，明晰各电站之间的损益关系。该方法考虑梯级水电站与光伏电站间的利益关系，同时兼顾梯级水电站内部的效益得失，分摊结果公平合理，可以平衡各主体之间的利害关系，有利于调动施益主体参与互补运行的积极性，实现清洁能源基地整体效益最大化。