[发明专利]一种基于多目标寻优的多能互补系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于多目标寻优的多能互补系统的设计方法，根据风电和光电系统的资源禀赋，得到其装机容量，根据风电和光电的特性模型，建立起输出功率与装置容量的关系和综合输出功率，用火电系统和储能系统平抑光电和风电系统的波动，得出综合能源系统的整体输出功率，设定波动约束条件，并得到各系统配置容量与系统功率以及波动率之间的关系，以最小波动为目标，建立综合能源系统收益投资及碳排放关系，确定多目标的权重系数，通过多目标寻优算法，计算各子系统的设计容量，为利用将风电和光电大发时段的弃风和弃光电量通过储能系统加以利用，合理解决能源的综合利用问题提供依据。

技术领域

本发明属于综合能源大基地建设技术领域，具体涉及一种基于多目标寻优的多能互补系统的设计方法。

背景技术

21世纪后，能源危机和环境污染成为人类日益关注的焦点，这促使大规模开发利用风电、光伏等可再生新能源成为重要的研究方向。为有效缓解我国对能源的巨大需求，建立能源基地，大规模集中式的开发风电和光伏成为未来的发展趋势。但是，以新能源为主的大型能源基地的设计开发，亟待解决两大难题。一是由于风、光等可再生资源的随机性、间歇性，导致其输出电能功率波动较大，在高渗透率的情况下，对电网的冲击比较大，必须配备大容量的储能系统；二是综合能源系统的规划和运行优化牵涉多个利益主体，他们之间存在各种各样的耦合关系，投资回报率难以确定。

目前，综合能源系统是一种新型的能源供给方式。在综合能源系统中，包括风电、太阳能、火电、储能等多种能源方式，这些能源通过先进的信息技术和控制技术，实现了不同能源子系统之间的协调运行。如何协同解决能源大基地项目能源综合利用率、可再生能源消纳、各种能源投资收益、碳排放最小化等综合性问题，是目前研究的重点方向。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于多目标寻优的多能互补系统的设计方法，为利用其中的火电系统、风力发电系统、光伏发电系统，并优先利用其中的风力发电系统和光伏发电系统源获取能量；利用其中的储能系统来一定程度的平抑该综合能源项目的功率输出，提高整个能源基地项目接入电网的电能品质，将风电站和光伏电站大发时段的弃风和弃光电量通过储能系统加以利用，合理解决能源的综合利用问题提供理论依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于多目标寻优的多能互补系统的设计方法，包括以下步骤，

步骤1，对能源基地规划区域内风和光资源禀赋进行分析，得到风力发电系统和光伏发电系统装机容量的最大范围，

步骤2，根据典型年风速时间特性模型，结合风电发电量与风速的关系，建立风力发电系统发电功率与装机容量的关系函数；根据典型年光照时间特性模型，结合光伏发电量与光照强度的关系，建立光伏发电系统发电功率与装机容量的关系函数；进而得出风光发电综合输出功率；

步骤3，利用火电系统和储能系统的调峰属性，来平抑光伏发电系统和风力发电系统综合输出功率；根据火电系统和储能系统的实时输出功率，以及需要平抑的光伏发电系统和风力发电系统输出功率，得出综合能源系统的整体输出功率；

步骤4，基于步骤3所得综合能源系统整体输出功率的基础上，设定波动约束条件，使得新能源系统的输出功率波动小于设定的阈值；建立风力发电系统配置容量、光伏系统配置容量、火电配置容量、储能配置容量、系统功率以及波动率之间的关系函数；

步骤5，根据典型年份的风速时间特性模型和光照时间特性，以最小的功率波动为目标，确定综合能源系统中风力发电系统、光伏发电系统、火电系统以及储系统随时间的运行状态和输出功率；

步骤6，结合步骤5所得结果以及步骤4所得关系函数，建立综合能源系统的收益、投资；建立综合能源系统的碳排放和各个子系统容量配置之间的关系函数；