[发明专利]考虑压缩空气储能的风力发电系统鲁棒优化调度方法

权利要求书

1.考虑压缩空气储能的风力发电系统鲁棒优化调度方法，其特征在于，该方法的具体步骤是：

步骤一：建立先进绝热压缩空气储能AA-CAES电站热力学模型；

式(1)表示AA-CAES电站压缩功率和空气流量的关系；其中，P_CAESC,t为t时刻的压缩功率；κ为绝热指数；为t时刻进入压缩机的流量；R_g为空气的气体常数；n_c为压缩机级数；η_c为压缩机的效率；T_c,k,in和分别为进入第k级和末级压缩机的空气温度；β_c,k和分别为第k级和末级压缩机的压缩比；

式(2)表示第k级压缩机出口空气温度和入口空气温度的关系；其中，T_c,k,out为第k级压缩机的出口温度；

式(3)表示AA-CAES电站发电功率和空气流量的关系；其中，P_CAESG,t为t时刻发电功率；η_g为发电过程效率；为t时刻进入膨胀机的流量；T_g,j,in为第j级膨胀机的进口温度；n_g为膨胀机级数；β_g,j为第j级膨胀机的膨胀比；

式(4)表示第j级膨胀机的入口空气温度和出口空气温度之间的关系；其中，T_g,j,out为第j级膨胀机的出口空气温度；

式(5)和式(6)分别表示AA-CEAS电站储气室气压变化率以及t时刻的储气室气压；其中，为储气室在t时刻的气压变化率；T_st,in，T_wall和T_st,t分别表示储气室进气口气温以及储气室的室壁温度和室内气温；和分别表示由自然对流和强制对流引起的传热系数；V_st为储气室体积；p_st,t和p_st,0分别t时刻的储气室气压以及上一次调度结束后的储气室气压；Δt表示单位调度时长；

式(7)和式(8)分别表示每级压缩机的入口温度和每级膨胀机的入口温度；其中ε为换热器能效系数；T_env为环境温度；T_cold和T_hot分别为冷载热介质温度和热载热介质温度；

式(9)和式(110)分别表示换热器的吸热和放热功率；其中，P_Qc,t和P_Qg,t分别表示换热器的吸热功率和放热功率；c_p,air为空气的定压比热容；

Q_H,t＝Q_H,t-1+P_Qc,τΔt-P_Qg,τΔt (11)

式(11)表示储热器在t时刻的储热量；其中，Q_H,t和Q_H,t-1分别为t时刻储热器的热量以及上一次调度结束后储热器存储的热量；

P_CAESC,minv_C,t≤P_CAESC,t≤P_CAESC,maxv_C,t (12)

P_CAESG,minν_G,t≤P_CAESG,t≤P_CAESG,maxν_G,t (13)

p_st,min≤p_st,t≤p_st,max (14)

0≤Q_H,t≤Q_H,max (15)

式(12)～式(15)为AA-CAES电站充放电功率约束限制，储气室以及储热器约束；其中，P_CAESC,min和P_CAESC,min分别为压缩功率的上限和下限；v_C,t为表示压缩工况的二进制变量；P_CAESG,min和P_CAESG,min分别为发电功率的上限和下限；v_G,t为表示发电工况的二进制变量；p_st,max和p_st,min分别为储气室气压的上下限；Q_H,max为储热器储热量的上限值；

v_C,t+v_G,t≤1 (16)

步骤二：根据已知的风电场每小时的期望出力，计算得到风电出力预测区间；并得到风电出力不确定集P_wind,e；

式(19)为风电出力基数不确定集；其中，P_wind,e,t为t时刻的风电实际出力，为t时刻的风电预测出力下限，为t时刻的风电预测出力上限，为t时刻的风电预测出力；为t时段风电出力距离预测值的最大偏移量；Γ为t时刻的不确定参数，T表示总调度时长；

式(20)为工程博弈模型；u表示人工决策，这里指代风电调度处理和机组出力；w表示大自然决策，这里为风电实际出力；

步骤三：以系统综合运行成本最小为调度目标，并采用步骤二中的工程博弈模型建模；通过鲁棒优化方法得到能够对不确定集内的任何元素都保证约束可行，且能够兼顾安全性和经济性的风电调度出力最优解。