一種獨立新能源混合發電系統優化規劃方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統技術領域，涉及一種獨立新能源混合發電系統規劃技術。
【背景技術】
[0002] 隨著全球經濟的不斷發展，對于能源的需求也越來越大，能源危機和環境保護也 受到了全世界的廣泛重視，因此，新能源發電技術得到了國內外的深入研究和推廣應用。
[0003] 新能源發電技術因地制宜，可充分利用當地的可再生資源，包括太陽能、風能、生 物質能等，實現較好的經濟效益和社會效益。與傳統發電方式相比，混合發電系統可提高資 源利用率，主要特點有：
[0004] 發電設備就地安裝，靠近用電負荷端和用戶終端；
[0005] 系統容量普遍較小，便于給海島、邊遠牧區、偏遠山區等獨立區域供電；
[0006] 可以有多種方式運行，技能作為獨立微網運行，也能與電網并網運行；
[0007] 多數采用可再生能源發電，充分利用新能源，發電源清潔，環境污染少。
[0008] 不難看出，因地制宜地建設風電太陽能發電等新能源混合發電系統，既符合目前 我國建設節約環保型社會的時代要求，也是解決海島、偏遠地區等用電難題的一種有效方 式。
【發明內容】
[0009] 技術問題：本發明提供一種實現了對新能源混合發電系統新能源發電量的優化配 置，減小所需配置的儲能容量，提高規劃結果適應性和實用性的獨立新能源混合發電系統 優化規劃方法。
[0010] 技術方案：本發明的獨立新能源混合發電系統優化規劃方法，包括以下步驟： [0011] 步驟1:采集區域歷史氣象數據，包括光照數據、風速數據及水流數據，建立各新 能源發電系統出力模型及綜合成本模型；
[0012] 步驟2 :根據所述步驟1中得到的各新能源發電系統出力模型輸出的出力數據，以 儲能配置容量最小為目標函數，利用遺傳算法進行優化計算，得到新能源之間的優化配比 關系，進而得到N種電源容量配置預選方案；
[0013] 步驟3:基于微電網中各儲能設備和柴油機組發電部件的能量管理策略，新能源 與儲能設備、柴油機之間的供電配合方案，以及歷史數據，遍歷步驟2中得到的N種電源配 置預選方案，進行模擬優化調度，得到不同預選方案的各項指標，包括負荷失電率L0LP、棄 風棄光率L0EP及運行成本STC;
[0014] 步驟4 :建立優化配置評價體系，評估步驟3中得到的各預選方案的指標，具體方 法為：根據用戶需求及指標間重要性差異為各項指標賦權值系數，計算得到各預選方案的 綜合評價指標值，然后根據所述綜合評價指標值對各預選方案進行排序，將排序最前的方 案作為電源配置建議方案。
[0015] 進一步的，本發明方法中，步驟1中的新能源發電系統出力模型包括風機出力模 型、光伏出力模型、小水電出力模型；所述綜合成本模型包括風機、光伏系統、小水電站、儲 能系統及柴油發電機的投資建設成本、運行維護成本的計算模型。
[0016] 進一步的，本發明方法中，步驟2中，獲得N種電源容量配置預選方案的方法為：基 于由新能源的優化配比關系得到的各新能源發電系統所需出力值，以及設備出力參數，選 取各發電系統設備型號列表中與該發電系統所需出力值匹配度最高的風機、光伏板、水輪 機、儲能設備及柴油機的型號及其機組數量。
[0017] 進一步的，本發明方法中，步驟3中的能量管理策略包括各儲能設備和柴油機組 的能量管理策略、新能源消納優先順序及供電配合方式。
[0018] 進一步的，本發明方法中，步驟4中建立的優化配置評價體系，其評價指標包括成 本指標、可罪性指標、新能源利用率指標。
[0019] 進一步的，本發明方法中，步驟3中，各儲能設備發電部件的能量管理策略包括：
[0020] 充電策略：當新能源混合發電系統的發電功率，即風機、光伏、水電出力總和 Pw+Ppv+PHt大于負荷功率Pu時，剩余的電能給儲能充電，直到滿足下列兩種情況之一：儲 能S0C達到上限值soc_;a立微網的發電功率小于或等于負荷功率；
[0021] 放電策略：當新能源混合發電系統的發電功率小于負荷功率時，使用儲能設備放 電來滿足負荷缺口，由儲能設備對獨立微網供電，直到滿足下列四種情況之一：
[0022] 儲能S0C達到設定的下限值S0C_;
[0023] 風電、光伏、水電發電功率之和滿足負載功率需求；
[0024] 風電、光伏、水電發電功率之和滿足負載功率需求并且已經在向儲能充電；
[0025] 柴油機組發電部件的能量管理策略包括：
[0026] 優先考慮儲能系統放電補足負荷缺口，當儲能系統達不到放電要求時采用柴油機 組供電；當所需發電功率大于柴油機啟動功率Pd _時，柴油機才能啟動，且柴油機根據實 際電量需求逐一啟動，以保證柴油機經濟運行；為避免柴油機啟停帶來能量消耗和設備消 耗，設定柴油機最小運行時間；如果未達到該最小運行時間，則繼續運行柴油發電機；
[0027] 所述新能源與儲能設備、柴油機之間的供電配合方案為：電力不足時首先消納風、 光、水出力，不足電力采用輔助發電設備提供；電力過剩時采用儲能充電吸納過剩電力；輔 助發電設備包括儲能設備及柴油機，輔助發電設備供電模式包括儲能系統充電模式、儲能 系統獨立供電模式、儲能/柴油機組協同供電模式；
[0028] 當發生下述兩種電力不足情況之一時，采用儲能系統獨立供電模式：電力不足量 Pb不大于儲能供電最大輸出功率Prtat且儲能設備以功率Pb持續放電單位時間后，儲能設備 荷電狀態S0C不低于荷電狀態下限值S0C_，單位時間為前后兩相鄰數據點之間的時間間 隔，根據用戶需要設定；電力不足量Pb大于儲能最大輸出功率Prtat，但-Pb_Prtat小于柴油機 啟動功率匕_;
[0029] 其他電力不足情況采用儲能/柴油機協同供電模式；采用儲能/柴油機協同供電 模式時，儲能供電功率由見,二十算得到，其中Ertat, N為儲能系統額 t 定容量，t為單位時間；柴油機機組供電功率由Pd= -P b_Pbat計算得到；
[0030] 當電力過剩量Pm不大于儲能充電最大功率且儲能以功率P"充電持續單位時間后， 其荷電狀態S0C不高于荷電狀態上限值50(：_時，采用儲能充電模式；其余電力過剩情況 下，過剩電力向儲能設備充電至儲能荷電狀態達到上限值30(：_后，剩余過剩電量舍棄。
[0031] 進一步的，本發明方法中，步驟4中的具體流程為：將步驟3中遍歷得到的所有預 選方案的負荷失電率L0LP、棄風棄光率L0EP、運行成本STC分別進行歸一化處理，得到STC 歸一化值STCnOT、L0EP歸一化值L0EPnOT、L0LP歸一化值L0LPnOT，除去量綱影響，然后根據用 戶需求及指標間重要性差異分別為上述指標賦權值系數《STe、《u^P，所述權值系數 均為正值，且滿足Wjrrc+WuffiP+Wuiji1，其中《STC為STC權值系數，《WEP為L0EP權值系 數，《U3^%L0LP權值系數；
[0032] 由CEI=cOiXSTC^+o^pXLOEP^+o^pXLOIi^計算得到綜合評價指標值 CEI，最后根據各預選方案的綜合評價指標值CEI按從小到大進行排序，排序靠前的方案為 電源配置建議方案。
[0033] 針對現有規劃技術的不足，本發明綜合考慮了分布式新能源發電設備的發電特 性，并且結合不同區域自然資源及氣象環境的實際情況，因地制宜地進行風、光、水、儲、柴 的合理配置。本發明在分析區域自然資源狀況的基礎上，確定各項新能源合適的配置比例， 給出預選方案并建立評價體系進行合理評估，得到適應當地風、光、水資源條件的優化配置 方案，為新能源混合發電系統規劃建設提供一定的指導意見。
[0034] 有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：：
[0035] (1)現有技術中混合發電系統規劃中的新能源發電量配置一般人為設定，缺少對 不同新能源之間互補性的考慮；本發明因地制宜，結合不同區域自然資源及氣象環境的實 際情況，考慮不同新能源之間的互補特性，通過遺傳算法優化新能源發電量之間