[发明专利]风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型

权利要求书

1.风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：包括：

步骤1，构建目标函数

本文联合发电系统的优化目标是平准化成本LCOE和负荷缺电率LPSP最小；

其中，

式中：IC_w，IC_pv，IC_csp和IC_phs分别是风电、光伏、光热和抽水蓄能电站的初始成本，AC_w，AC_pv，AC_csp和AC_phs分别是风电、光伏、光热和抽水蓄能电站的年运维成本，E_w，E_pv，和E_csp分别是风电、光伏和光热电站的年发电量，d_w，d_pv和d_csp分别是风电、光伏、光热电站的年退化率，i是折现率，N是使用年限；

式中：P_l(t)为t时刻负荷所需的功率，kW；P_w(t)，P_pv(t)，P_csp(t)和P_phs(t)分别是t时刻风电、光伏、光热和抽水蓄能电站输出功率，kW；m为负荷功率需求没有被满足时刻的个数；

综上所述，本文优化目标函数为：

步骤2，加入约束条件

约束条件包括有，风电、光伏爬坡约束条件，储热系统约束条件，发电模块约束条件，抽水蓄能系统约束条件，能量浪费率；其中，能量浪费率作为弃风、弃光的指标，能量浪费率表示系统浪费的电量占全部负荷需求电量的比例；

步骤3，优化算法

采用权重系数法获取最优解，权重系数法根据综合指标I选择最优解；

式中：n是优化目标的个数；w_i是权重系数；f_i(x)为对应的目标函数值。

2.根据权利要求1所述的风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：风电、光伏爬坡约束如下式：

式中，T为爬坡限制指标的时间间隔，本文取为1min；P_w，rated，P_pv，rated分别表示风电、光伏额定功率；γ_w为风电爬坡指标，取5％；γ_pv为光伏爬坡指标，取10％。

3.根据权利要求1所述的风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：储热系统约束条件：

式中，分别是储热系统储热容量的最大值和最小值，kJ；分别是储热系统输出功率的最大值和最小值，kW。

4.根据权利要求1所述的风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：发电模块约束条件：

当PB处于运行状态时收最大功率和最小功率的限制；处于停止状态时，输出功率为0，其约束条件为：

(4)抽水蓄能系统约束条件

1)上水库蓄水量约束条件^[7]：

式中：分别是上水库最小，最大蓄水量；V_UR为上水库容量。

5.根据权利要求1所述的风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：抽水蓄能系统输出功率和抽水功率约束条件为：

0≤P_gen(t)≤P_E (3.10)

0≤P_pump(t)≤P_E (3.11)

式中：P_gen(t)，P_pump(t)分别是抽水蓄能系统输出功率和抽水功率。

6.根据权利要求1所述的风光热和水蓄能联合可再生能源发电系统容量优化模型，其特征在于：本文用能量浪费率作为弃风、弃光的指标，能量浪费率表示系统浪费的电量P_SP占全部负荷需求电量P_l的比例，表达式如下所示：

式中，δ为能量浪费率参考值。