[发明专利]一种基于两阶段多目标优化的新能源消纳计算方法

说明书

本发明公开一种基于两阶段多目标优化的新能源消纳计算方法，包括以下步骤：建立多目标的新能源消纳评估模型；对模型简化处理，将模型中的非线性因素线性化以及将多目标优化问题通过线性加权为单目标优化问题；获取电网年度运行数据，根据选定的调度周期把全年整体优化问题分解为多个调度周期的局部子优化问题，利用计算机并行计算出各调度周期内火电机组的最优启停组合，完成第一阶段优化；根据火电机组启停优化结果，利用计算机逐调度周期滚动优化各机组出力完成第二阶段优化；根据优化结果累计计算各项评估指标。本发明能够简化模型计算复杂度，降低计算规模，提高计算速度，适用于大规模数据优化分析。

技术领域

本发明涉及环保和能源技术领域，具体涉及一种基于两阶段多目标优化的新能源消纳计算方法。

背景技术

面对全球能源短缺问题，以风电和光伏为主的新能源得到迅速发展。2019年末我国风电和光伏装机容量均突破2亿千瓦，但受各地负荷水平、调峰能力及外送能力不足等因素制约，新能源消纳问题突出。开展新能源消纳能力研究，确定合理的新能源装机规划容量，优化电力系统运行方式，提高资源利用率等具有重要意义。

中长期新能源消纳评估的时间周期一般为一个完整的水平年，涉及到电网8760小时的运行数据，评估计算数据量庞大。新能源消纳评估模型涉及到多变量多复杂约束的优化计算问题，计算过程非常复杂，耗时长且适应性差。目前缺少新能源消纳评估模型相关优化计算方法的研究，不能适应大规模电网数据的优化分析和计算。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于两阶段多目标优化的新能源消纳计算方法，使计算过程简化，计算速度更快，适应于大规模电网数据的优化分析计算。本发明包括以下步骤：

步骤1：建立多目标消纳评估模型，模型满足正常约束条件；

步骤2：简化模型，对模型进行线化处理以及将多目标优化转化为单目标优化的处理；

步骤3：获取电网年度运行数据包括电网各机组基本信息，调度部门制定的负荷时序数据以及新能源预测出力时序数据。将年度运行数据带入步骤1所建模型已知参数的值，确定调度周期M，把获取的年度运行数据分解为m＝8760/M段，把年度整体优化问题分解为m个局部子优化问题。利用计算机对m个子优化问题进行并行计算，获取每个调度周期m的火电机组最优启停状态，完成第一阶段优化；

步骤4：已知各调度周期内火电机组启停，模型进一步简化为线性规划问题，利用计算机进行各个调度周期内机组出力优化，并将上一调度周期的计算结果作为下一调度周期的初始值，进行逐调度周期滚动优化，保证优化结果的连续性和整体性，完成第二阶段优化；

步骤5：根据逐调度周期滚动优化结果累计计算年度整体新能源消纳量、限电量以及电网运行成本等各项消纳评估指标。

进一步地，所述步骤1中多目标消纳评估模型的建立，目标函数包括：

新能源消纳量最大

总运行成本最小

火电机组波动量最小

上式(1)(2)(3)中，t＝1，2...T为总时间尺度；n＝1，2...N为火电机组数；C₁，C₂分别是火电机组的燃料成本和机组启停成本。

已知参数为：μ₁，μ₂风光消纳权重因子；a_n，b_n，c_n为火电燃料成本系数；D_s.n，D_d.n为火电机组n的启停费用。