[发明专利]风电消纳综合能源系统的协调优化控制及经济性评估方法

说明书

本发明公开了一种风电消纳综合能源系统的协调优化控制及经济性评估方法，属于风电技术领域。该综合能源系统由风电场、储能系统和蓄热式电锅炉组成。由于综合能源系统具有不同的时间尺度，利用储能系统协调蓄热式电锅炉联合运行以消纳弃风为居民供热。以风电‑储能系统和风电‑蓄热式电锅炉作为博弈参与者，综合考虑储能系统、蓄热式电锅炉、风电场各项收益及成本费用因素，建立基于博弈论的储能协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风经济性评估模型，利用粒子群算法对该模型进行求解。在保证综合能源系统整体经济收益最大的同时，得到最佳的储能系统和蓄热式电锅炉各时刻运行功率，进一步提升蓄热式电锅炉消纳弃风的能力。

技术领域

本发明属于风电技术领域，尤其是涉及一种风电消纳综合能源系统的协调优化控制及经济性评估方法。

背景技术

当前，我国风力发电在国家一系列政策激励下迅速发展，2015年，新增风电装机容量达30.5GW，占全球新增装机容量的45.1％，累计风电装机容量达145.1GW，占全球总风电装机容量的31％，均位居全球第一。但风电弃风现象严重，尤其是我国“三北地区”冬季供热期用于电网调峰的火电机组调峰能力骤减，电网接纳风电的空间减小，进一步引发风电弃风。由于风电出力具有“反调峰”特性，而火电机组的最低调峰极限为50％～60％，这使得在负荷低谷时段，火电机组即使全部压出力下限运行仍存在大量弃风的现象，调峰资源难以满足风电消纳的需求。为了减少弃风，提高风电利用率，采用储能系统协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的同时还可以为居民供暖，减小环境污染。

蓄热式电锅炉可吸收电能，储存和释放热能；储能系统也可通过动态吸收及释放电能，实时实现电网调度；在风电出力过剩时，存储电能以减少弃风，在风电出力不足时，释放电能或热能以满足电负荷或热负荷需求，以此消纳风电弃风。

发明内容

本发明的目的是提出一种风电消纳综合能源系统的协调优化控制及经济性评估方法，该综合能源系统由风电场、储能系统和蓄热式电锅炉组成。由于综合能源系统具有不同的时间尺度，利用储能系统协调蓄热式电锅炉联合运行以消纳弃风为居民供热。以“风电-储能系统”和“风电-蓄热式电锅炉”作为博弈参与者，综合考虑储能系统、蓄热式电锅炉、风电场各项收益及成本费用因素，建立基于博弈论的储能协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风经济性评估模型，利用粒子群算法对该模型进行求解。在保证综合能源系统整体经济收益最大的同时，得到最佳的储能系统和蓄热式电锅炉各时刻运行功率，进一步提升蓄热式电锅炉消纳弃风的能力。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：风电消纳综合能源系统的协调优化控制及经济性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取风电场各时刻预测功率数据P_Y(t)，风电场各时刻实际功率数据P_W(t)，计算风电场各时刻的弃风功率P_rw(t)，整个风电场的风电弃风功率曲线计算公式如下：P_rw(t)＝P_Y(t)-P_W(t)；

步骤2、分别给出风电-储能系统、风电-蓄热式电锅炉、风电-储能-蓄热式电锅炉三种运行模式下的消纳风电弃风运行策略；

步骤3、以风电-储能系统和风电-蓄热式电锅炉作为博弈参与者，在考虑储能系统、蓄热式电锅炉、风电场各项收益及成本费用的约束条件下，以净收益最大为目标，建立储能协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的合作博弈模型；

步骤4、采用粒子群优化算法对步骤3所述的储能协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的合作博弈模型进行求解，得到在储能协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的合作博弈模型下达到系统经济性最优，并给出各时刻储能系统和蓄热式电锅炉运行状态。

进一步，所述步骤2中，风电-储能系统、风电-蓄热式电锅炉、风电-储能-蓄热式电锅炉三种运行模式下的消纳风电弃风运行策略分别是：

①风电-储能系统联合系统消纳风电弃风策略