CN115425650A - 一种供电所微电网配置方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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CN115425650A CN202211170307.7A CN202211170307A CN115425650A CN 115425650 A CN115425650 A CN 115425650A CN 202211170307 A CN202211170307 A CN 202211170307A CN 115425650 A CN115425650 A CN 115425650A
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Abstract

本发明公开了一种供电所微电网配置方法、装置、设备及介质，包括以下步骤：获取供电所环境参数和光伏发电参数；计算各时刻微电网净功率；构建配置方案；由经济性指标建立成本效益模型；由成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的总成本最小值；增加光伏装机容量若干次，获得每次增加光伏装机容量对应的配置方案和每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；对每个配置方案进行碳筛选获得若干碳达标配置方案；从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。本发明通过以成本效益模型为目标函数，综合考虑供电所环境参数和光伏发电参数，利于微电网系统稳定、低碳运行，同时兼顾低碳和经济性，运行更加高效节能。

Description

一种供电所微电网配置方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明属于光储充一体化配置技术领域，具体涉及一种供电所微电网配置方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着科学技术的推进一种考虑光储充一体化的供电所微电网规划配置方法，含光储的微电网技术日渐成熟，电力系统的多级发展模式已成大势所趋。当今供电方式以火力、水力等集中发电供给为主要供电方式，但基于新能源发电的分布式发电技术越来越成熟，从传统能源的储藏量、生态环境、气候变化以及市场扩张、成长前景来看，以光储为代表的分布式电源将通过微电网大量接入电网，在数量上和容量上都将得到很大的提高。
为更好促进微电网的能源低碳、高效运行，现有微电网配置方法仅能单独实现充电站收益的大幅提升并减少碳排放量；或降低数据中心运行成本，补充和完善现有数据中心经济调度方案。综合来看，缺乏一种同时满足碳排放需求和经济性需求的微电网配置方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供电所微电网配置方法、装置、设备及介质，以解决现有微电网配置方法中无法同时兼顾碳排放和经济性的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
第一方面，一种供电所微电网配置方法，包括以下步骤：
获取供电所环境参数和光伏发电参数；
根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
根据各时刻微电网净功率构建配置方案；
获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
增加光伏装机容量若干次，获得每次增加光伏装机容量对应的配置方案和每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
对每个配置方案进行碳筛选获得若干碳达标配置方案；
从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
本发明的进一步改进在于：供电所环境参数包括微电网年负荷、光照强度曲线及外购电价；
光伏发电参数包括各时刻光伏发电出力功率、各时刻光伏发电负荷功率和各时刻充电桩充/放功率。
本发明的进一步改进在于：微电网净功率计算模型包括：
电源状态微电网净功率计算模型：
ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)-Pev(t)
负荷状态微电网净功率计算模型：
ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)+Pev(t)
式中，ΔP(t)为t时刻微电网净功率；PPV(t)为t时刻光伏发电出力功率、Pload(t)为t时刻光伏发电负荷功率和Pev(t)为t时刻充电桩充/放功率。
本发明的进一步改进在于：对成本效益模型进行求解时采用MATLAB的Yalmip工具箱，调用Cplex求解器进行算例仿真分析。
本发明的进一步改进在于：所述成本效益模型满足运行类约束条件，所述运行类约束条件包括设备处理约束、储能设备运行约束和供需功率的平衡约束。
本发明的进一步改进在于：所述碳筛选包括以下步骤：
计算每个配置方案的等值碳税成本；
判定等值碳税成本是否超标；
剔除超标配置方案，获得若干碳达标配置方案。
本发明的进一步改进在于：判定等值碳税成本是否超标时，根据：
Figure BDA0003859641110000031
式中，
Figure BDA0003859641110000032
为t时刻所产生CO2折算后的等值碳税成本；
Figure BDA0003859641110000033
为微电网所产生CO2折算后的等值碳税成本是否超标阈值，为固定数值。
第二方面，一种冗余数据清洗装置，包括：
参数获取模块：用于获取供电所环境参数和光伏发电参数；
微电网净功率计算模块：用于根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
配置方案生成模块：用于根据各时刻微电网净功率构建配置方案；
成本效益模型建立模块：用于获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
微电网工程等值年规划总成本最小值计算模块：用于根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
配置方案补充模块：用于增加光伏装机容量若干次，并在每次增加光伏装机容量时生成若干配置方案，并获取每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
碳筛选模块：用于对每个配置方案进行碳筛选获得若干碳达标配置方案；
输出模块：用于从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
第三方面，一种计算机设备，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上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种供电所微电网配置方法。
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上述一种供电所微电网配置方法。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明通过以成本效益模型为目标函数，综合考虑供电所环境参数和光伏发电参数，有利于促进微电网系统稳定、低碳运行，同时兼顾低碳和经济性，运行更加高效节能；
2、本发明通过应用Cplex完成成本效益模型求解，方法简单便捷，成本低；
3、本发明通过对配置方案进行碳筛选获取不同电源组合方案下的最优电源协同规划方案，因地制宜、可复制性强、推广意义高。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明一种供电所微电网配置方法的流程图；
图2为本发明一种供电所微电网配置装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
一种供电所微电网配置方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、获取供电所环境参数和光伏发电参数；
供电所环境参数包括微电网年负荷、光照强度曲线及外购电价；
光伏发电参数包括各时刻光伏发电出力功率、各时刻光伏发电负荷功率和各时刻充电桩充/放功率。
S2、根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
在S2中具体包括以下步骤：
S21、判定充电桩运行状态，充电桩运行状态包括电源状态和负荷状态；
S22、根据供电所环境参数、充电桩运行状态和光伏发电参数建立微电网净功率计算模型；
t时刻充电桩为电源状态：ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)-Pev(t)；
t时刻充电桩为负荷状态：ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)+Pev(t)；
式中：ΔP(t)为t时刻微电网净功率；PPV(t)为t时刻光伏发电出力功率、Pload(t)为t时刻光伏发电负荷功率和Pev(t)为t时刻充电桩充/放功率。
S3、根据各时刻微电网净功率构建配置方案；配置方案在本申请中表示储能配置容量及配置节点方案。
S4、获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
成本效益模型：
Figure BDA0003859641110000051
式中：C为微电网工程等值年规划总成本，Cbuild为微电网工程等值年投资成本；Cbuy为场景下等值外购电成本；Crun为备运行维护成本；Closs为电力损耗费用；
Figure BDA0003859641110000053
为所产生CO2折算后的等值碳税成本。
Figure BDA0003859641110000052
Figure BDA0003859641110000061
式中：Γ为微电网的运行设备d；CAPd为运行设备d的规划容量；
Figure BDA0003859641110000062
为运行设备d的单位容量成本；Ud为运行设备d的折旧系数；ud为运行设备d的折旧率；Td为运行设备d的规划年限；CAPinv为储能规划容量；
Figure BDA0003859641110000063
为储能规划单位容量成本；Uinv为储能的折旧系数；uinv为储能的折旧率；Tinv为储能的规划年限；
Figure BDA00038596411100000610
Figure BDA0003859641110000069
Figure BDA0003859641110000064
Figure BDA00038596411100000611
式中：8760为年运行周期，可根据实际的年运行周期调整，单位h；
Figure BDA0003859641110000065
表示在t时刻外购电量；πe为外购电单价；Pd(t)表示在t时运行设备d的额定运行功率；
Figure BDA0003859641110000066
表示运行设备d单位功率的运维费用；We为外购传统发电厂单位电能的CO2排放量；
Figure BDA0003859641110000068
为等值碳税；
Figure BDA0003859641110000067
表示在t时刻供电所微电网的电力损耗功率。
S5、根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
计算经济性指标时，成本效益模型满足运行类约束条件；
运行类约束条件包括：
1)设备出力约束
Pd(t)≤CAPd；
2)储能设备运行约束
Figure BDA0003859641110000071
3)供需功率的平衡约束
充电桩放电：
Figure BDA0003859641110000072
充电桩充电：
Figure BDA0003859641110000073
式中：
Figure BDA0003859641110000074
表示在t时刻储能设备充电功率；
Figure BDA0003859641110000075
表示在t时刻储能设备放电功率；
Figure BDA0003859641110000076
和
Figure BDA0003859641110000077
为0-1整形变量，
Figure BDA0003859641110000078
表示充电，
Figure BDA0003859641110000079
表示放电；
Figure BDA00038596411100000710
为充电出力系数；
Figure BDA00038596411100000711
为放电出力系数；SOC(t)表示电储能t时刻的荷电状态；SOCmax表示荷电状态上限；SOCmin代表荷电状态下限。
对成本效益模型进行求解时采用MATLAB的Yalmip工具箱，调用Cplex求解器进行算例仿真分析。以一年8760h为调度周期，步长为1h。求成本效益模型，获得在光伏初配置容量下，相应储能、外购电容量的最优解，即微电网工程等值年规划总成本最小值。
S6、增加光伏装机容量若干次，并在每次增加光伏装机容量时循环S2-S5，获得若干配置方案、每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
通过增加光伏装机容量，并循环若干次，获取更多、更优的光伏、储能、充电桩配置容量方案即配置方案，通过增加光伏装机出力容量，重新规划光伏发电初始容量，通过循环S2-S5，获取优化配置等值碳税成本集合和光伏、储能的容量配置N种方案，公式如下；
Figure BDA00038596411100000712
式中：
Figure BDA0003859641110000081
为t时刻更新后光伏发电功率；ΔPPV,1为光伏装机出力功率增加量；PPV,1为光伏发电初始功率。
S7、计算每个配置方案的等值碳税成本，建立等值碳税成本集合，判定等值碳税成本是否超标，剔除超标配置方案，获得若干碳达标配置方案；
等值碳税成本的样本，公式如下：
Figure BDA0003859641110000082
式中：
Figure BDA0003859641110000086
为t时刻所产生CO2折算后的等值碳税成本；
Figure BDA0003859641110000083
为微电网所产生CO2折算后的等值碳税成本是否超标阈值，为固定数值。
S8、从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
在S8中具体包括以下：
若剔除不合格等值碳税成本的样本解，输出的光伏、储能容量配置的N种方案。
Figure BDA0003859641110000084
式中：S1、S2、SN为第1、2、N种方案；SPV,1、SPV,2、SPV,N为第1、2、N种方案的光伏配置容量；Sinv,1、Sinv,2、Sinv,N为储能配置容量。
在满足minC经济效益最优目标函数的基础上，参考剩余合格的等值碳税成本样本，输出最优的光伏、储能容量配置方案。
Figure BDA0003859641110000085
式中：Sbest为最优方案；SPV,best为最优方案的光伏配置容量；Sinv,best为最佳方案的储能配置容量。
实施例2
一种供电所微电网配置装置，如图2所示，包括：
参数获取模块：用于获取供电所环境参数和光伏发电参数；
微电网净功率计算模块：用于根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
配置方案生成模块：用于根据各时刻微电网净功率构建配置方案；
成本效益模型建立模块：用于获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
微电网工程等值年规划总成本最小值计算模块：用于根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
配置方案补充模块：用于增加光伏装机容量若干次，并在每次增加光伏装机容量时生成若干配置方案，并获取每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
碳筛选模块：用于计算每个配置方案的等值碳税成本，建立等值碳税成本集合，判定等值碳税成本是否超标，剔除超标配置方案，获得若干碳达标配置方案；
输出模块：用于从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
实施例3
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种供电所微电网配置方法。
实施例4
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种供电所微电网配置方法。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电所微电网配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取供电所环境参数和光伏发电参数；
根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
根据各时刻微电网净功率构建配置方案；
获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
增加光伏装机容量若干次，获得每次增加光伏装机容量对应的配置方案和每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
对每个配置方案进行碳筛选获得若干碳达标配置方案；
从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
2.根据权利要求1所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，供电所环境参数包括微电网年负荷、光照强度曲线及外购电价；
光伏发电参数包括各时刻光伏发电出力功率、各时刻光伏发电负荷功率和各时刻充电桩充/放功率。
3.根据权利要求1所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，微电网净功率计算模型包括：
电源状态微电网净功率计算模型：
ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)-Pev(t)
负荷状态微电网净功率计算模型：
ΔP(t)＝Pload(t)-PPV(t)+Pev(t)
式中，ΔP(t)为t时刻微电网净功率；PPV(t)为t时刻光伏发电出力功率、Pload(t)为t时刻光伏发电负荷功率和Pev(t)为t时刻充电桩充/放功率。
4.根据权利要求1所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，对成本效益模型进行求解时采用MATLAB的Yalmip工具箱，调用Cplex求解器进行算例仿真分析。
5.根据权利要求1所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，所述成本效益模型满足运行类约束条件，所述运行类约束条件包括设备处理约束、储能设备运行约束和供需功率的平衡约束。
6.根据权利要求1所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，所述碳筛选包括以下步骤：
计算每个配置方案的等值碳税成本；
判定等值碳税成本是否超标；
剔除超标配置方案，获得若干碳达标配置方案。
7.根据权利要求6所述的一种供电所微电网配置方法，其特征在于，判定等值碳税成本是否超标时，根据：
Figure FDA0003859641100000021
式中，
Figure FDA0003859641100000022
为t时刻所产生CO2折算后的等值碳税成本；
Figure FDA0003859641100000023
为微电网所产生CO2折算后的等值碳税成本是否超标阈值，为固定数值。
8.一种冗余数据清洗装置，其特征在于，包括：
参数获取模块：用于获取供电所环境参数和光伏发电参数；
微电网净功率计算模块：用于根据供电所环境参数和光伏发电参数，计算各时刻微电网净功率；
配置方案生成模块：用于根据各时刻微电网净功率构建配置方案；
成本效益模型建立模块：用于获取经济性指标，根据经济性指标建立成本效益模型；
微电网工程等值年规划总成本最小值计算模块：用于根据成本效益模型计算储能配置容量及配置节点方案的微电网工程等值年规划总成本最小值；
配置方案补充模块：用于增加光伏装机容量若干次，并在每次增加光伏装机容量时生成若干配置方案，并获取每个配置方案对应的微电网工程等值年规划总成本最小值；
碳筛选模块：用于对每个配置方案进行碳筛选获得若干碳达标配置方案；
输出模块：用于从若干碳达标配置方案中输出最优配置方案。
9.一种计算机设备，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上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述一种供电所微电网配置方法。
10.一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，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述一种供电所微电网配置方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116451875A (zh) * 2023-06-14 2023-07-18 国网吉林省电力有限公司经济技术研究院 光储充一体站容量优化配置方法

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