一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法

1.一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，从电力系统规划部门获取风电场及储能规划数据、系统基本技术数据、系统运行约束条件数据和系统运行预测数据；其中，所述风电场及储能规划数据包括风电场单位容量建设成本、储能设备单位电量/容量投建成本、风电场配套储能的容量约束系数、各节点风电场的最大投建容量、规划预算、输电线路/储能设备/风电场规划投建成本的等年值折算系数、储能充/放电效率；所述系统基本技术数据包括负荷数据、发电机数据和输电线数据；所述系统运行约束条件数据包括各输电线反向/正向最大有功传输功率、各发电机组出力上下限、各发电机组最大爬坡速率、面向风电消纳的配额制参数、风电保障消纳率参数、弃风风险水平参数、负荷保障供应率参数、风电场侧投资预期收益比例参数、储能设备的连续满发时间的上下界；所述系统运行预测数据包括运行场景总数、每种场景发生的概率、每种场景下各节点单位容量风电机组出力曲线、每种场景各节点规划水平年负荷；步骤二，构建确定风电场投建下界的联合规划模型，得到规划水平年系统负荷波动范围；步骤三，将步骤一得到的所有数据输入到步骤二构建的联合规划模型中，求解得到风电场投建下界的规划方案；步骤四，构造确定风电场投建上界的联合规划模型；步骤五，将步骤一得到的所有数据和步骤二得到的规划水平年系统负荷波动范围输入到步骤四构建的风电场投建上界的联合规划模型中，得到了风电场投建区间的上界，完成风电场-储能联合规划；其中，步骤二中，构建确定风电场投建下界的联合规划模型的具体方法如下：第一步，构建确定风电场投建下界的联合规划模型目标：以规划水平年系统负荷波动范围最大为目标函数；第二步，构建规划决策约束条件，包括：规划投建总成本约束；各类型设备投建客观条件约束，包括：输电线路投建数量约束；节点风电场投建容量约束；储能设备投建容量约束；各类型设备投建逻辑约束，包括：线路扩建顺序约束；节点储能投建电量上下限约束；第三步，构建系统运行评估约束条件，包括：输电网络潮流约束，包括：直流潮流约束；各输电线路传输容量上下限约束；各输电走廊与其所属线路间的传输容量关系；常规发电机出力约束，包括：各常规发电机出力上下限约束；各常规发电机向上/向下爬坡速率约束；储能运行约束，包括：储能最大放电功率约束；储能充/放电状态约束；储能荷电状态约束；储能荷电状态与充放电功率的时序耦合关系；风电出力-负荷约束，包括：各风电场弃风容量上下限约束；各节点负荷可能波动区间；节点功率平衡约束：第四步，构建面向风电场合理投建的约束条件，包括：系统弃风损失约束；风电消纳配额制约束；风电合理消纳约束；其中，第二步中，规划投建总成本约束为：其中，γ Line /γ Sto /γ Wind 分别为输电线路/储能设备/风电场规划投建成本的等年值折 算系数；c ij 为待扩建输电走廊ij上单回线路的投建成本； 为0-1决策变量，表征待扩建 输电走廊ij上第0回线路的投建状态；c E /c P 分别为储能设备单位电量/容量的投建成本参 数； 和 为规划决策变量，表征节点i上储能设备的投建容量/电量；c W 为风电场单位 容量的投建成本； 为规划决策变量，表征节点i上风电场的投建容量；C budget 为规划整体 预算的等年值上限参数；各类型设备投建客观条件约束为：其中， 为待扩建输电走廊ij上已运行的线路回数/允许运行的最大线路回 数； 为节点i上风电场的最大投建容量参数；γ M 为风电场配套储能的容量约束系数；线路扩建顺序约束为：节点储能投建电量上下限约束为：其中， 为储能设备的连续满发时间的上下界；其中，第三步中，直流潮流约束为：其中，θ ik (t)为规划场景k下，节点i在时刻t的相角；x ij 为待扩建输电走廊ij上单回输电线路的电抗参数；f ijok (t)为规划场景k下输电走廊ij第0回线路在时刻t的有功传输功率；输电线路传输容量上下限约束为：其中， 为待扩建输电走廊ij上单回线路的反向/正向最大有功传输功率；输电走廊与其所属线路间的传输容量关系为：其中，F ijk (t)为规划场景k下输电走廊ij在时刻t的有功传输功率；常规发电机出力上下限约束为：其中，P G,ik (t)为规划场景k下位于节点i的常规发电机在时刻t的出力； 为节点 i上常规发电机组的最小/最大有功出力参数；常规发电机向上/向下爬坡速率约束为：其中， 为位于节点i的常规发电机组的最大爬坡速率；储能最大放电功率约束为：其中，P SD,ik (t)/P SC,ik (t)为规划场景k下，位于节点i的储能在时刻t的充/放电功率；γ C,ik (t)/γ D,ik (t)为0-1决策变量，表征决策场景k下，位于节点i的储能在时刻t的充/放电状态；储能充/放电状态约束为：储能荷电状态约束为：其中， SoC ik (t) 为规划场景k下，位于节点i的储能在时刻t的荷电状态；储能荷电状态与充放电功率的时序耦合关系为：其中，η C /η D 为储能充/放电效率；风电场弃风容量上下限约束为：其中，P W,ik (t)为规划场景k下，位于节点i的风电场在时刻t的出力； 为规划场景k 下，位于节点i的单位容量风电机组在时刻t的出力；CW ik (t)为风电消纳松弛变量，表征规划 场景k下，位于节点i的风电场在时刻t的弃风功率；节点负荷可能波动区间为：其中， 为在给定负荷增长率下，规划场景k中位于节点i的规划水平年负荷；P L,ik (t)为规划场景k中节点i在时刻t的负荷需求；节点功率平衡约束为： 。 2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第四步中，系统弃风损失约束为：其中，L k 为规划场景k下系统的日弃风量；风电消纳配额制约束为：其中，p k 为场景k发生的概率；γ R 为面向风电消纳的配额制参数；风电合理消纳约束为：其中， 为风电保证消纳率参数，表征规划决策者对于系统风电消纳比例的预期程度； z k 为0-1指示变量，表征所得规划方案是否需要在规划场景k下满足给定风电保障率下的风 电消纳需求； 为弃风风险水平参数，表征规划决策者对于系统弃风风险的可接受程度。 3.根据权利要求1所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第一步中，以规划水平年系统负荷波动范围最大为目标函数，目标表达式为： ；其中， 为规划水平年系统负荷PL的波动范围。 4.根据权利要求1所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，步骤四中，构造确定风电场投建上界的联合规划模型的具体方法如下：第一步，以风电场投建容量最大为目标函数，构建确定风电场投建上界的联合规划模型；第二步，构建规划决策约束条件，约束条件包括：规划投建总成本约束；各类型设备投建客观条件约束，包括：输电线路投建数量限制；节点风电场投建容量限制；储能设备投建容量限制；各类型设备投建逻辑约束，包括：线路扩建顺序约束；节点储能投建电量上下限约束；第三步，构建系统运行评估约束条件，约束条件包括：输电网络潮流约束，包括：直流潮流约束；各输电线路传输容量上下限约束；各输电走廊与其所属线路间的传输容量关系；常规发电机出力约束，包括：各常规发电机出力上下限约束；各常规发电机向上/向下爬坡速率限制；储能运行约束，包括：储能最大放电功率限制；储能充/放电状态限制；储能荷电状态限制；储能荷电状态与充放电功率的时序耦合关系；风电出力-负荷约束，包括：各风电场弃风容量上下限约束；各节点负荷水平约束；节点功率平衡约束：第四步，构建面向风电场合理投建的约束条件，约束条件包括：系统弃风损失约束；系统失负荷风险约束；风电场侧利益约束。 5.根据权利要求4所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第二步中，以风电场投建容量最大为目标函数，目标函数表达式为：其中， 为节点i上风电场的投建容量。 6.根据权利要求4所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第二步中，规划投建总成本约束为：其中，γ Line /γ Sto /γ Wind 分别为输电线路/储能设备/风电场规划投建成本的等年值折 算系数；c ij 为待扩建输电走廊ij上单回线路的投建成本； 为0-1决策变量，表征待扩建 输电走廊ij上第0回线路的投建状态；c E /c P 为储能设备单位电量/容量的投建成本参数； 为规划决策变量，表征节点i上储能设备的投建容量/电量；c w 为风电场单位容量 的投建成本； 为规划决策变量，表征节点i上风电场的投建容量；C budget 为规划整体预算 的等年值上限参数；各类型设备投建客观条件约束为：其中， 为待扩建输电走廊ij上已运行的线路回数/允许运行的最大线路回 数； 为节点i上风电场的最大投建容量参数；γ M 为风电场配套储能的容量限制系数；线路扩建顺序约束为：节点储能投建电量上下限约束为：其中， 为储能设备的连续满发时间的上下界。 7.根据权利要求4所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第三步中，直流潮流约束为：其中， 为规划场景k下，节点i在时刻t的相角； 为待扩建输电走廊ij上单回输 电线路的电抗参数； 为规划场景k下输电走廊ij第0回线路在时刻t的有功传输 功率；输电线路传输容量上下限约束为：其中， 为待扩建输电走廊ij上单回线路的反向/正向最大有功传输功率；输电走廊与其所属线路间的传输容量关系为：其中， 为规划场景k下输电走廊ij在时刻t的有功传输功率；常规发电机出力上下限约束为：其中，P G,ik (t)为规划场景k下位于节点i的常规发电机在时刻t的出力； 为 节点i上常规发电机组的最小/最大有功出力参数；常规发电机向上/向下爬坡速率约束为：其中， 为位于节点i的常规发电机组的最大爬坡速率；储能最大放电功率约束为：其中， 为规划场景k下，位于节点i的储能在时刻t的充/放电 功率； 为0-1决策变量，表征决策场景k下，位于节点i的储能在时刻t 的充/放电状态；储能充/放电状态约束为：储能荷电状态限制为：其中， 为规划场景k下，位于节点i的储能在时刻t的荷电状态；储能荷电状态与充放电功率时序耦合关系为：其中， 为储能充/放电效率；风电场弃风容量上下限约束为：其中，P W,ik (t)为规划场景k下，位于节点i的风电场在时刻t的出力； 为规划场景k 下，位于节点i的单位容量风电机组在时刻t的出力；CW ik (t)为风电消纳松弛变量，表征规划 场景k下，位于节点i的风电场在时刻t的弃风功率；节点负荷约束为：其中， 为在给定负荷增长率下，规划场景k中位于节点i的规划水平年负荷； 为规划场景k中节点i在时刻t的负荷需求；节点功率平衡约束为： 。 8.根据权利要求4所述的一种基于机会约束的风电场-储能联合规划方法，其特征在于，第四步中，系统弃风损失约束为：其中，L k 为规划场景k下系统的日弃风量；系统失负荷风险约束为：其中， 为负荷保障供应率参数，表征决策者预期需要满足的负荷安全供应比例；风电场侧利益约束为：其中，γ F 为风电出力售电价格参数；γ I 为风电场侧投资预期收益比例参数。