[发明专利]考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法

说明书

本发明涉及考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法。本发明首先计算某一时刻网络中计算负载率最大的N条支路计算负载率的加权平均值，得到该时刻电网的灵活性指标；之后根据电力系统的储能投资成本、电网功率平衡约束、节点电压约束、支路最大传输容量约束、储能能量约束和储能的功率约束，计算储能配置的总成本；最后，以电网灵活性指标最小和储能配置运行成本最小为目标的优化模型，以NSGA‑II算法对模型进行了求解，从而实现优化配置。本发明能够反映出电力系统网架结构对电网灵活性的影响，提高电力系统的运行灵活性和储能配置的经济性，保障输电线路的灵活性需求，提高电网提供的服务质量。

技术领域

本发明属于电力系统优化技术领域，具体涉及一种考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法。

背景技术

近年来，为应对日趋严重的资源短缺、环境污染等问题，新一轮能源变革在世界范围内蓬勃兴起。可再生能源发电具有清洁、低碳和可持续的优点，但其出力的间歇性、随机性和波动性，对传统的以可调度的火电、水电为主的电力系统灵活性带来了新的问题和挑战。目前，各国学者在电力系统灵活性的分析方法和评价策略、面向不同应用场景的灵活性指标设计及验证，灵活性资源优化配置和优化运行等方面均取得了一定进展。然而，当前研究并没有形成一个完整的、行之有效的电力系统灵活性评价体系。如何对电力系统灵活性进行多维度、多时间尺度的定量评价，如何统筹解决相关规划、配置、运行等问题，还需要进一步的研究。储能系统通过对电能的转换和存储，一定程度上改变了电力系统传统的能量瞬时平衡模式，使其在电力系统中拥有广泛的应用前景。然而，各种储能装置的配置和运行成本目前还相对较高，经济性的短板制约了储能的大规模应用。因此，对应用在电力系统中的储能进行优化配置，特别是作为灵活性资源的优化配置，显得尤为重要。

发明内容

本发明针对现有研究存在的上述不足，提出一种考虑电力系统网架灵活性的储能装置优化配置方法，能够通过配置储能来提高电力系统的运行灵活性，保障输电线路的灵活性需求，改善电网灵活性，避免波动电源和负荷带来的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法，包括如下步骤：

步骤(1)，计算灵活性优化指标；电网灵活性指标是以某一时刻网络中计算负载率最大的N条支路计算负载率的加权平均值作为该时刻电网的灵活性指标；之后，根据各个时刻的电网灵活性指标计算整个运行周期内的最大电网灵活性指标作为该运行情况下的电网灵活性；

步骤(2)，根据电网功率平衡约束、电源出力功率约束、支路传输容量约束、储能充放电功率约束和储能荷电状态约束，计算储能配置成本和一个周期内运行成本；

步骤(3)，以最小化储能配置运行成本和最小化电网灵活性指标为目标，以储能的配置容量为变量，构建包含经济性和灵活性的电力系统优化模型，求解得到储能配置容量和充放电功率，之后按照得到的储能配置容量和充放电功率进行调度和配置。

进一步，优选的是，步骤(1)的具体步骤包括：

以t时刻网络中计算负载率最大的N条支路计算负载率的加权平均值作为t时刻电网的灵活性指标，如下：

式(1)中，FLEX_net(t)为电网灵活性评价指标，t为考察时刻，N为选取的支路数；i为支路编号，编号按t时刻支路计算负载率从高到低的原则确定，计算负载率最高的支路编号为1，以此类推；为第i条支路t时刻计算负载率；μ_i为支路i灵活性权重系数；

其中，负载率计算公式如下：

式(2)中，是在给定t时刻各机组出力和负荷需求，进行潮流仿真计算得到的支路i传输容量；S_imax是支路最大传输容量；