[发明专利]计及风光相关性与预防维护的能量枢纽系统规划方法

说明书

本发明提供一种计及风光相关性与预防维护的能量枢纽系统规划方法，涉及电力系统技术领域。本发明通过获取能量枢纽系统规划所需基础参数,利用非参数核密度估计和Frank‑Copula函数的风光出力场景生成方法，得到典型日风光出力序列；基于设备随机故障率计算能量枢纽内每个设备的维护成本和可使用容量；利用随机二层规划方法建立计及风光出力相关性与预防性维护计划的能量枢纽系统双层多场景规划模型，模型包括所述目标函数和约束条件；将基础参数代入至构建模型中，以能量枢纽规划年化总成本最小为目标，采用Cplex求解器对所述模型进行求解，输出能量枢纽中选定设备的型号、数量、容量、维护计划、维护成本及最优出力数据。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种计及风光相关性与预防维护的能量枢纽系统规划方法。

背景技术

能源是经济发展的原动力,是现代文明的物质基础，安全、可靠的能源供应是实现社会经济持续发展的基本保证。环境污染、能源危机和人类生产生活过程中对能源消耗日益增大促使各国对电、天然气、热等多种能源协同规划运行展开研究。在多能源系统运行过程中，人们最为关注的问题之一就是如何实现对多能源系统的精准建模，包括系统中能量生产、转换、分配与存储等环节。一些研究人员围绕多能源系统展开了研究，其中苏黎世联邦理工学院提出的能量枢纽概念是典型代表，在解决多能源载体问题上发挥了至关重要作用，得到了学术界和工业界的广泛关注。

能量枢纽是能源生产者和消费者之间的接口，它结合了直接连接、能源转换和能源存储技术，以耦合电、天然气、热等多种能源以满足负载需求。若想实现能量枢纽在满足基本技术经济约束条件下实现对多种能源的充分利用，需要对能量枢纽中的组件进行科学的选择和容量配置。与单独的电力和天然气网络相比，这种系统的规划和运行将更加复杂和具有挑战性。

目前，已有技术中研究了计及风机、光伏等可再生能源出力的能量枢纽规划模型，分别利用威布尔分布和贝塔分布描述风机、光伏出力，在此基础上对能量枢纽规划问题进行建模。但是现有能量枢纽规划模型并未考虑风光出力的相关性，事实上，风光等可再生能源出力具有不确定性且同地区风光出力还具有相关性。另一方面，现有研究针对能量枢纽内组件的维修成本都采用简化计算公式，即用维修成本系数与维修组件标准容量相乘。这种简单的计算方式都假设能量枢纽内组件在生命周期内可以发挥最大作用，即组件发生故障进行维修后其标准容量不会发生改变，这与组件的实际运行状况存在很大的差别。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种计及风光相关性与预防维护的能量枢纽系统规划方法。

本发明的技术方案为，

一种计及风光相关性与预防维护的能量枢纽系统规划方法，具体包括以下步骤：

步骤1：对能量枢纽系统内风光出力的不确定性和相关性进行表征；

步骤1.1：获取需要进行能量枢纽系统规划地区n天风机和光伏出力历史数据，采用非参数核密度法选取高斯核函数分别生成能量枢纽优化配置地区24小时内每个时段风机和光伏出力的概率密度函数和

式中，t＝1,2,...,24，为24个小时；PW^t和PI^t分别为t时刻风机和光伏的出力，PW_i^t和PI_i^t分别为第i天t时刻风机和光伏的出力；h为带宽，K(·)为高斯核函数，表示如下:

步骤1.2：对生成的风机和光伏出力的概率密度函数和求积分，得到能量枢纽优化配置地区24小时内每个时段风机和光伏出力的累积分布函数Φ(PW)和Φ(PI)，表示如下: