[发明专利]基于分层优化模型的水、风、光规划方案集优选方法

说明书

本发明公开了一种基于分层优化模型的水、风、光规划方案集优选方法。它包括如下步骤：确定由风电站场址和光伏电站场址中的至少两个场址组成的风、光开发方案集；计算每组所述水、风、光规划方案的总初始投资成本；分别建立上层中长期优化调度模型及下层短期优化调度模型，确定水、风、光规划系统在考核期内的总上网电量与弃电量；获得每组所述水、风、光规划方案在考核期内的净收益；对比每组所述水、风、光规划方案的经济性与技术性评价，选择最优的水、风、光规划建设方案。该方法从工程实际中水电站互补风、光电站规划建设角度出发，采用分层优化方法，可以显著降低单次优化决策变量和约束条件数量，提高优化求解速度和收敛率。

技术领域

本发明涉及新能源发电规划技术领域，具体地指一种基于分层优化模型的水、风、光规划方案集优选方法。

背景技术

随着能源需求的不断增长，以及化石燃料的长期使用对生态环境的巨大破坏作用日益凸显，可再生能源开发的重要性愈加明确。水电、风电、光伏是当前主要的可再生能源形式。由于上述三种发电站都受气候和天气状况的影响，因此水电站出力、风电站出力及光伏电站出力在不同时间尺度上均存在波动性和不确定性。其中，水电站在短期和长期有不同的调节能力，可以与风、光电站在出力和外送等方面互补，达到更好的安全经济效益。但水、风、光互补方案受水库库容、装机容量、水库调度原则、电网调度要求等多种限制条件的约束，以及风、光电站出力特性、分布、投资运行经济性的影响，确定水、风、光互补发电方案是一个复杂的问题。

专利CN107240932B公布了考虑水电、光伏上网电价和光伏弃电及备用机组出力偏离惩罚的水光系统中光伏容量优化方法；专利CN107256450B公布了一种简化了光伏电站投资运行费用模型和在水、光系统长期运行阶段考虑总发电量最大以及出力保证率约束；专利申请CN110838733A公布了一种基于典型日负荷和采用场景削减的光伏日出力概率模型的水光系统光伏容量配置方法；专利申请CN110729767A公布了一种基于春、夏、秋、冬典型日内场景的含水电电网的风光容量配置方法；专利申请CN112165123A 公开了一种基于不同天气概率模型的光伏出力和入库径流典型场景下日出力模拟分析的中小型水光互补系统光伏容量计算方法。专利申请CN112184016A公开了一种基于水电站互能力和外送通道估算的水、光互补一体化光伏规模的判断方法。当前工程实践中缺乏能有效考虑水、风、光规划系统建设及实际运行的优选方法。

在工程实际中，水电站周围可以建设风电、光电的位置及容量不同，每个风电站、光伏电站的出力特性也存在差别，汇集方案需根据实际风、光建设方案来确定，进而会影响水、风、光规划系统建设运行的经济性。水电站在长周期和短周期内存在不同性质的波动，水库的调度需要在一年或多年周期的时间尺度上考虑，而风、光出力的实时波动，又要求水、风、光规划系统规划时对短周期的运行状况进行准确的模拟。现有的模拟方法仅仅对水、风、光规划系统多年运行状态进行逐时仿真分析，存在决策变量和约束条件数量庞大而难以求解的问题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于分层优化模型的水、风、光规划方案集优选方法，能够在水、风、光互补工程建设时，基于对不同水、风、光规划方案进行经济性和技术性评估，确定最优的水电站互补风、光电站容量。

为实现上述目的，本发明研制出了一种基于分层优化模型的水、风、光规划方案集优选方法，包括如下步骤：

步骤1)，根据水电站周围待开发的若干个风电站场址和若干个光伏电站场址，确定由风电站场址和光伏电站场址中的至少两个场址组成的风、光开发方案集；

步骤2)将水电站与每组所述风、光开发方案互补，构成水、风、光规划方案；根据每组所述风、光开发方案中的场址构成因素，计算每组所述水、风、光规划方案的总初始投资成本；