本发明属于电力系统,具体涉及计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法、系统、设备及介质。
背景技术:
1、随着未来可再生能源的占比不断增加,对电网的安全稳定运行构成了更大的挑战。储能能够灵活地转换和综合利用各类能源,对改善可再生能源间歇性和波动性、保障能源安全、推动能源绿色转型、以及促进可再生能源消纳有重要的推动作用,在未来电力系统的发展中扮演的角色至关重要。抽水蓄能技术是利用负荷低谷期或系统未利用的电能,通过水轮机将水抽蓄至上游水库,待负荷高峰期或系统需要时,再将存储的水能转化为电能进行发电。抽水蓄能电站不仅为电力系统提供了重要的容量支撑,而且在电力系统的事故备用、调峰等方面发挥着重要作用。抽水蓄能电站在促进可再生能源消纳和削峰填谷等方面受到大量关注,并取得一定的效益。氢储能作为一种新型的大规模储能技术,展现出巨大的发展潜力,是一种储存期长、清洁环保的高效储能方式。氢储能覆盖制氢、储氢、用氢环节,适用于促进新能源消纳、削峰填谷、微电网等多种应用场合。
2、综上所述,随着可再生能源大规模发展,储能技术作为灵活调节资源也受到了广泛的关注。然而单一形式的储能技术难以同时满足快速充放、成本低和大容量存储等条件,且对于新型电力系统发展所面临的供需平衡挑战,单一形式的储能技术无法满足新型电力系统的灵活运行需求,因而实现各储能技术功能的多目标集成,并进行统一协调管理与优化控制,是解决上述问题的有效途径。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法、系统、设备及介质,以解决传统优化调度技术中采用单一储能技术参与虚拟电厂运行时综合成本较高的问题,难以满足新型电力系统灵活运行需求。
2、为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
3、第一方面,一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,包括以下步骤:
4、采集虚拟电厂的短期预测数据、系统设备参数和超短期预测数据;
5、将所述短期预测数据和系统设备参数输入至虚拟电厂日前-日内优化调度模型,得到日前调度结果;然后将所述日前调度结果和超短期预测数据输入至虚拟电厂日前-日内优化调度模型,得到日内调度结果;根据所述日前调度结果和日内调度结果,得到虚拟电厂总成本最低的优化调度结果;
6、所述虚拟电厂日前-日内优化调度模型根据氢储能-蓄电池复合储能模型和抽水蓄能-蓄电池复合储能模型,并引入约束条件进行建立。
7、在一些实施方式中,所述氢储能-蓄电池复合储能模型包括:
8、
9、上式中,ηel为电解槽的运行效率,pel_e,t为t时段电解槽的输入电功率,pel_h2,t为t时段电解槽的输出氢气量,pel_e,max为t时段电解槽输入电功率上限,pel_e,min为t时段电解槽输入电功率下限,δpel,max为t时段电解槽的爬坡上限,δpel,min为t时段电解槽的爬坡下限;phin,t为t时段储氢罐存储的氢气,phout,t为t时段储氢罐释放的氢气,uhin,t为t时段储氢罐的储氢状态,uhout,t为t时段储氢罐的放氢状态;ηhfc为燃料电池的运行效率,phfc_e,t为t时段燃料电池的输出电功率,phfc_h2,t为t时段燃料电池的输入氢气量,phfc_h2,max为t时段燃料电池输入氢气量的上限,phfc_h2,min为t时段燃料电池输入氢气量的下限,δphfc,max为t时段燃料电池的爬坡上限,δphfc,min为t时段燃料电池的爬坡下限。
10、在一些实施方式中,所述抽水蓄能-蓄电池复合储能模型包括:
11、
12、eh,min≤eh,t≤eh,max(5)
13、eh,t=eh,0(6)
14、
15、式中,为抽水蓄能电站在t时段的抽水功率,为抽水蓄能电站在t时段的发电功率,为抽水蓄能电站抽水状态,为抽水蓄能电站发电状态;eh,t为t时段抽水蓄能电站的蓄水量,eh,t-1为t-1时段抽水蓄能电站的蓄水量,eh,min为抽水蓄能电站的最小蓄水量,eh,max为抽水蓄能电站的最大蓄水量,eh,t为调度周期末尾的抽水蓄能电站蓄水量,eh,0为调度周期起始的抽水蓄能电站蓄水量,为抽水蓄能电站在抽水工况下的水库流量,为抽水蓄能电站在发电工况下的水库流量,为抽水蓄能电站在抽水工况下出力对流量的转化效率,为抽水蓄能电站在发电工况下出力对流量的转化效率。
16、在一些实施方式中,所述虚拟电厂日前-日内优化调度模型包括考虑氢储能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型和考虑抽水蓄能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型;
17、所述考虑氢储能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型包括:
18、
19、式中,da表示日前,id表示日内,为日前系统购电成本,为日前系统运行成本,为日前新能源弃电成本,为日内系统购电成本,为日内系统运行成本,为日内新能源弃电成本,mes为电储能单位运行成本系数,为燃料电池运行成本,为电解槽运行成本,为储氢罐运行成本,为电储能运行成本,为电储能在t时段的充电功率,为电储能在t时段的放电功率,f1为日前系统总成本,f2为日内系统总成本。
20、在一些实施方式中,所述考虑抽水蓄能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型包括:
21、
22、式中,火电机组运行成本,抽水蓄能运行成本,为混合储能运行成本,为抽水蓄能电站在t时段的抽水功率,为抽水蓄能电站在t时段的发电功率,mh为抽水蓄能单位运行成本系数。
23、在一些实施方式中,所述约束条件包括:电功率平衡约束、可再生能源出力约束、火电机组运行约束和购电功率约束;
24、所述电功率平衡约束包括:
25、
26、式中,pel_e,t为t时段电解槽的输入电功率,pel_h2,t为t时段电解槽的输出氢气量,phfc_e,t为t时段燃料电池的输出电功率,phfc_h2,t为t时段燃料电池的输入氢气量,phin,t为t时段储氢罐存储的氢气,phout,t为t时段储氢罐释放的氢气,ppv,t,i为i台光伏设备的发电功率;pwt,t,i为i台风电设备的发电功率;pload_h2_t为氢负荷功率,pe,t为t时段的购电功率。
27、所述可再生能源出力约束包括:
28、
29、式中,ppv,t为光伏发电功率,pwt,t为风电发电功率,为光伏发电功率上限,为风电发电功率上限。
30、在一些实施方式中,所述火电机组运行约束包括:
31、
32、式中,ti,on为火电机组启动时间,ti,off为火电机组停机时间,ppg,min火电机组的出力下限,ppg,max为火电机组的出力上限,ppg,t为t时段火电机组出力,ui,t为t时段火电机组状态。
33、所述购电功率约束包括:
34、0≤pe,t≤pe,max(18)
35、式中,pe,t为t时段的购电功率,pe,max为购电功率上限。
36、第二方面,一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度系统,包括:
37、数据采集模块,用于采集虚拟电厂的短期预测数据、系统设备参数和超短期预测数据;
38、优化调度模块,用于将所述短期预测数据和系统设备参数输入至虚拟电厂日前-日内优化调度模型,得到日前调度结果;然后将所述日前调度结果和超短期预测数据输入至虚拟电厂日前-日内优化调度模型,得到日内调度结果;根据所述日前调度结果和日内调度结果,得到虚拟电厂总成本最低的优化调度结果;
39、模型建立模块,用于建立虚拟电厂日前-日内优化调度模型,所述虚拟电厂日前-日内优化调度模型根据氢储能-蓄电池复合储能模型和抽水蓄能-蓄电池复合储能模型,并引入约束条件进行建立。
40、第三方面,一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法的步骤。
41、第四方面,一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法的步骤。
42、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
43、本发明提供一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,建立了抽水蓄能-蓄电池复合储能模型和氢储能-蓄电池复合储能模型,基于此进一步建立虚拟电厂日前-日内优化调度模型,之后引入约束条件进行优化调度。本发明通过构建抽水蓄能-蓄电池和氢储能-蓄电池两种复合储能模型,分析抽水蓄能和氢储能的运行特性,并研究复合储能加入对虚拟电厂优化调度运行的影响,与聚合传统单一类型储能技术相比,本发明聚合复合储能系统参与虚拟电厂,提升虚拟电厂灵活性,同时有效促进可再生能源消纳,提高虚拟电厂经济效益,有效降低虚拟电厂的综合成本。
1.一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述氢储能-蓄电池复合储能模型包括:
3.根据权利要求1所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述抽水蓄能-蓄电池复合储能模型包括:
4.根据权利要求1所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述虚拟电厂日前-日内优化调度模型包括考虑氢储能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型和考虑抽水蓄能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型;
5.根据权利要求4所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述考虑抽水蓄能-蓄电池复合储能的日前-日内优化调度模型包括:
6.根据权利要求1所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述约束条件包括:电功率平衡约束、可再生能源出力约束、火电机组运行约束和购电功率约束;
7.根据权利要求6所述的一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法,其特征在于,所述火电机组运行约束包括:
8.一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度系统,其特征在于,包括:
9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一项所述一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一项所述一种计及复合储能的虚拟电厂日前-日内优化调度方法的步骤。