[发明专利]一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法

说明书

本发明属于电网资源规划技术领域，尤其涉及一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法。包括建立双层随机规划模型，并在模型中以典型日的方式考虑了多种典型的可再生能源出力模式；双层随机规划模型包括目标函数和约束条件；目标函数为投资成本与运行成本的总和；约束条件包括上层约束和下层约束；上层约束包括投资容量约束和可再生能源电量渗透率约束，用于约束各类资源的建设容量；下层约束用于估算运行成本以及约束在每个典型日下发电设备的出力及储能的充放电功率；同时，双层随机规划模型中增加对季节性储能日间时序耦合约束，以考虑季节性储能的全年运行。一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法避免了对365天逐日决策。

技术领域

本发明属于电网资源规划技术领域，尤其涉及一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法。

背景技术

目前，为了应对可再生能源的功率不确定性，通过建立双层随机规划模型，并在模型中以典型日的方式考虑了多种典型的可再生能源出力模式。发电和输电的投资决策约束为上层约束，而下层模型针对典型运行场景进行运行模拟，并将运行成本返回到上层参与投资决策。

图1a展示了传统含可再生能源的电力系统规划框架，其目标函数为投资成本与运行成本之和最小，约束条件为两层，上层为投资决策约束，约束各类资源的建设容量，下层为运行模拟约束，通过对多个典型场景的运行模拟估算运行成本。需要注意的是，在此框架下典型场景间无时序耦合。而在上节分析中提到，在对季节性储能建模时，其循环约束涉及的周期为一年，在运行模拟中应考虑季节性储能全年的运行情况。由于对大规模系统在规划中考虑全年8760h运行模拟的计算量巨大。

为此，我们在典型日运行模拟的框架上增加对季节性储能日间时序耦合约束，以考虑季节性储能的全年运行。

发明内容

本发明的目的是提出一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法季仅由少量典型日确定从而避免了对365天逐日决策。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体步骤如下：

一种考虑经济与频率安全约束的双层随机源网规划方法，包括建立双层随机规划模型，并在模型中以典型日的方式考虑了多种典型的可再生能源出力模式；所述双层随机规划模型包括目标函数和约束条件；所述目标函数为投资成本与运行成本的总和；所述约束条件包括上层约束和下层约束；

上层约束包括投资容量约束和可再生能源电量渗透率约束，用于约束各类资源的建设容量；

下层约束用于估算运行成本以及约束在每个典型日下发电设备的出力及储能的充放电功率；

同时，双层随机规划模型中增加对季节性储能日间时序耦合约束，以考虑季节性储能的全年运行。

进一步地，所述季节性储能在属于相同典型日的任意两个运行日内，初始能量水平不同，但能量的变化量相同，季节性储能在日内的充放电决策仅由少量典型日确定，而其全年内每日的初始能量水平需要建立典型日间的耦合约束加以确定。

进一步地，所述目标函数为最小化年化投资成本C^INV、运行成本C^OPR以及可再生能源消纳目标惩罚项C^VRE之和

minC^INV+C^OPR+C^VRE(1)

且

C^VRE＝c^VREP_dificit (4)

其中分别表示火电等传统同步机组g、风电场w、光伏电站pv和储能设备es的单位容量年化投资成本；