[发明专利]考虑投资回报约束的风光储发电系统容量双层规划方法

说明书

本发明涉及一种考虑投资回报约束的风光储发电系统容量双层规划方法，获取风光储发电系统中光照辐射强度、风速的典型日数据、负荷需求数据以及风光储发电系统内部各供能设备参数；构建风光储发电系统内部各供能设备的数学模型；构建风光储发电系统双层优化模型，上层优化模型以风光储发电系统在给定投资回报率下年净收益最大为目标对系统设备容量进行规划，下层优化模型以风光储发电系统日售电收益最大为目标对系统运行状态进行优化；对双层优化模型求解，得到风光储发电系统最优容量配置结果。本发明将投资回报约束引入到风光储发电系统双层规划模型中，能在总收益基本保持不变的情况下降低系统投资成本，从而提高投资回报率，缩短投资回报年限。

技术领域

本发明涉及能源规划技术领域，尤其涉及一种考虑投资回报约束的风光储发电系统容量双层规划方法。

背景技术

为应对传统化石能源枯竭与环境污染问题，以光伏、风电为代表的可再生清洁能源得到了广泛应用。风力资源与光照资源在时间尺度上呈现较好的互补特性。利用这种互补特性构建的风光储发电系统又称为微电网系统，能有效的提升资源利用效率。风力资源与光照资源受环境因素影响较大，具有较强随机性与间歇性，因此需配置一定容量的储能设备以稳定系统输出，但高昂的储能价格增加了系统的成本压力。为提升风光储发电系统的经济性，需对系统中光伏、风机和储能电池等设备容量进行合理规划。

现有综合能源系统规划首先确定系统的结构，之后选取系统中所需的设备类型与单体容量。根据可再生能源的历史典型数据与负荷的历史典型数据，以系统收益最大或成本最低等作为优化目标构建优化模型，采用数学规划方法或智能算法对模型进行求解，得出最优综合能源系统设备容量。

对于一个具体的风光储发电系统项目而言，经济效益是投资建设者对一个风光储发电系统评估的最重要的依据，而已有研究往往采用的经济性指标只包含投资成本或净收益等较为单一的目标，并不能较为全面的考虑整个系统全寿命周期的经济性。因此，因经济性目标单一而导致整个风光储发电系统投资成本大、投资回收时间长的问题是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决风光储发电系统容量规划的问题，本发明提供一种考虑投资回报约束的风光储发电系统容量双层规划方法，在规划中加入了投资回报约束，提高系统的经济性。

为达到上述目的，本发明提供了一种考虑投资回报约束的风光储发电系统容量双层规划方法，包括：

获取风光储发电系统中光照辐射强度、风速的典型日数据、负荷需求数据以及风光储发电系统内部各供能设备参数；

构建风光储发电系统内部各供能设备的数学模型；

构建风光储发电系统双层优化模型，上层优化模型以风光储发电系统在给定投资回报率下年净收益最大为目标对系统设备容量进行规划，下层优化模型以风光储发电系统日售电收益最大为目标对系统运行状态进行优化；

基于风光储发电系统中光照辐射强度、风速的典型日数据、负荷需求数据以及风光储发电系统内部各供能设备参数，采用自适应惯性权重粒子群算法对所述双层优化模型求解，得到风光储发电系统最优容量配置结果。

进一步的，构建风光储发电系统内部各供能设备的数学模型包括：构建风力发电机、光伏发电系统、换流设备以及储能电池的数学模型；换流设备包括：光伏变换器、风机变换器、储能变换器和双向DC/AC变换器。

进一步的，风力发电机数学模型如下：

P_WT是风力发电机输出功率，P_wtr是风力发电机额定输出功率，v_ci是风力发电机切入风速，v_co是风力发电机切出风速，v_r是风力发电机额定风速；

光伏发电系统数学模型如下：