(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210687445.6 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 国家电网公司西南分部 地址 610000 四川省成 都市武侯区蜀绣西 路299号 (72)发明人 周泓　魏明奎　路亮　蔡绍荣　 陶宇轩　沈力　文一宇　张鹏　 江栗　王庆　杨宇霄　 (74)专利代理 机构 成都智言知识产权代理有限 公司 51282 专利代理师 胡文莉 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/32(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种风光水火储多能互补发电系统选址定 容的优化方法 (57)摘要 本发明属于新能源发电技术领域， 尤其涉及 一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的 优化方法； 构建多能互补发电系统， 建立多能互 补发电系统出力模型； 以多能互补发电系统的收 益率为优化目标， 建立容量优化配置模型； 获取 多能互补发电系统的约束条件； 以多能互补发电 系统并网后电网中的网络损耗 以及节点电压偏 差和为优化目标， 建立并网位置优化模型； 建立 双层优化模型， 外层是容量优化配置模型， 内层 为并网位置优化模型； 本发明的多能互补系统包 含了风电、 光伏、 水电、 火电以及储能五种能源形 式， 充分考虑风光水资源的天然互补特性和火 电、 储能的调峰能力， 通过构建双层优化模型， 对 多能互补发电系统进行选址定容， 实现并网点最 佳位置的选取。 权利要求书5页 说明书12页 附图6页 CN 114977299 A 2022.08.30 CN 114977299 A 1.一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的优化方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 构建采用功率平衡工作模式的风光水火储多能互补发电系统， 建立多能互补发 电系统出力模型； 所述多能互补发电系统出力模型包括： 风电出力模型、 光伏出力模型、 水 电出力模型、 火电出力模型和储能充放电模型； 步骤2： 以风光水火储多能互补发电系统 的收益率为优化目标， 建立风光水火储多能互 补发电系统的容 量优化配置模型； 步骤3： 获取风光水火储多能互补发电系统的约束条件； 所述约束条件包括： 水电机组 出力约束、 火电机组出力约束、 火电机组爬坡约束、 储能系统SOC约束、 储能系统充放电功率 约束、 风光水火储多能互补发电系统与电网的功率交换约束、 风光水火储多能互补发电系 统能量缺失约束以及溢电率约束； 步骤4： 以多能互补发电系统并网后电网中的网络损耗以及节点电压偏差和为优化目 标， 建立并 网位置优化模型； 步骤5： 建立双层优化模型， 外层是风光水火储多能互补发电系统的容量优化配置模 型， 内层是所述并网位置优化模型， 通过双层优化循环迭代， 获取所述双层优化模型的解， 即得到多能互补发电系统选 址定容的规划方案 。 2.根据权利要求1所述的一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的优化方法， 其 特征在于， 所述 风电出力模型为： 式中： v(t)表示t时刻风机轮毂的风速； vwind(t)表示t时刻测风点的风速； h表示轮毂高 度； hw表示测风点高度； Pwind(t)表示t 时刻风电机组输出功率； Pwn表示风电机组额度功率； Vin表示切入风速； Vr表示额定风速； Vout表示切出风速； 所述光伏出力模型为： 式中： Ppv(t)为t时刻光伏电池组 的出力功率； Lsolar(t)为t时刻光伏电池所处区域的太 阳辐射强度， 单位为kW/m2； m为光伏电池的降容系数； Ppvn为光伏电池处于标准测试条件下 的标称功率； α 为功率温度系 数， 取值‑0.0045/℃； TC(t)为t时刻光伏电池组工作的实际温 度； Tstc为光伏电池组工作标准温度： 25℃； Ttemp(t)为t时刻光伏电池所处环境温度； Noct为 光伏电池组标称温度： 46.5℃； 所述水电出力模型为：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114977299 A 2PH(t)＝aH×q(t)2+bH×q(t)+cH； 式中： PH(t)为t时刻水电机组输出功率； aH、 bH、 cH分别为水电机组的水能 ‑电能转换系 数； q(t)为t时刻水电站的发电流 量； 所述火电出力模型为： PT(t)∈[0,PTn]； 式中： PT(t)表示t时刻火电机组输出功率； PTn表示火电机组额定功率； 所述储能充放电模型为： 充电： 放电： 式中： SOC(t+1)、 SOC(t)分别表示t+1和t时刻的荷电状态； PES(t)表示t时刻充放电功 率； ηc、 ηdisc分别表示充、 放电效率； Sn表示储能的额定容 量。 3.根据权利要求1所述的一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的优化方法， 其 特征在于， 步骤1中所述功 率平衡工作模式为： 风光水火储多能互补发电系统的可再生能源 风电、 光伏以及水电分别根据自然条件进行发电， 当可再生能源发电功率大于或等于负荷 需求时， 多余功 率首先由储能系统充电进 行消纳， 其次再出售给电网， 最后若还存在 多余电 量的， 则进 行弃电操作； 当可再生能源发电功 率小于负荷需求时， 首先由储能系统放电进 行 补充， 然后再由火电补充， 若还有电量 缺额， 则进行减载操作。 4.根据权利要求1所述的一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的优化方法， 其 特征在于， 步骤2中所述的风 光水火储多能互补发电系统的收益 率的目标函数为： 式中： rate表示多能互补发电系统收益率； R表示系统收益； C表示系统成本； Cw、 Cpv、 CH、 CT、 CB分别表示风电、 光伏、 水电、 火电、 储能系统的单位容量成本； Pwn、 Ppvn、 PHn、 PTn、 Sn分别表 示风电、 光伏、 水电、 火电、 储能系统的额定容量； PL(t)表示t时刻的负荷功率； ω表示中长 期电量比例； πM表示中长期电量价格； πt表示现货电量价格； PGrid_sell(t)表示t时刻的售电 量； PGrid_buy(t)表示t时刻的购电量； F(t)表示t时刻系统运行成本； D(t)表示t时刻系统减载 负荷量； AB(t)表示t时刻系统弃电量； ccomp表示补偿费用单价； cab表示弃电费用单价； Ploss 表示网络损耗； closs表示网络损耗成本 。 5.根据权利要求1所述的一种风光水火储多能互补发电系统选址定容的优化方法， 其 特征在于， 步骤3中所述的水电机组出力约束为： 0≤PHi(t)≤PHin；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114977299 A 3