[发明专利]风电-光伏-光热-电加热器互补发电系统容量优化模型

说明书

本发明的一种风电‑光伏‑光热‑电加热器互补发电系统容量优化模型，采用多目标粒子群优化算法，以平准化度电成本LCOE和负荷缺电率LPSP为目标函数，优化风电场、光伏电站、集热场和汽轮发电机装机容量及储热时长。

技术领域

本发明属于风电和光伏发电领域，尤其涉及风电-光伏-光热-电加热器互补发电系统容量优化模型。

背景技术

随着化石燃料的短缺和环境污染的加剧，可再生能源发电越来越受人们关注。其中以风力和光伏发电技术最为成熟，且风资源和辐照资源较为丰富。因此，近些年风力和光伏发电规模迅速扩大，但是风资源和辐照资源具有波动性和间歇性等特点，导致风力和光伏发电上网受到限制，故提高新能源发电质量对有效利用光资源和风资源及电网安全具有至关重要的作用。

Liu等建立了光伏、光热和储热模块混合发电系统，以平准化度电成本(LCOE) 最低为目标函数，使用遗传算法-粒子群算法优化光伏电站装机容量、系统出力点和储能容量，之后设置更多的出力点用于研究系统的优化调度。

为了提高风力和光伏发电质量，含储能的多能互补发电系统逐渐被应用。蓄电池储能和抽水蓄能电站是常见的两种储能形式，但蓄电池在高频充放电时，使用寿命大大缩减，抽水蓄能电站又受到地理和水资源分布影响，两种储能均有一定的局限性。而储热成本较低，效率较高，故含有光热电站(包括储热模块)的多能互补系统越来越受到关注。目前，在含光热电站(包括储热模块) 且存在电加热器的互补发电系统中，由于系统为储热模块增加了一个热源，改变了原有的集热场、汽轮发电机和储热模块三者之间的关系，因此，探索上述多能互补系统的容量配置问题对提高发电质量和降低发电费用极为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了风电-光伏-光热- 电加热器互补发电系统容量优化模型。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

风电-光伏-光热-电加热器互补发电系统容量优化模型，采用多目标粒子群优化算法，以平准化度电成本LCOE和LPSP为目标函数，优化风电场、光伏电站、集热场和汽轮发电机装机容量及储热时长；

构建目标函数：

I_w、I_pv、I_co、I_tes、I_pb、I_EH和M_w、M_pv、M_co、M_tes、M_pb、M_EH分别表示风电场、光伏电站、集热场、储热、常规岛和电加热器模块的初始成本和运维成本，m和T_e分别表示储热模块每小时额定储放热容量和以额定容量储放热小时数，C_w、C_pv、C_co和C_pb分别表示风电场、光伏电站、集热场和常规岛模块的装机容量；I_total是风电场、光伏电站、集热场、常规岛、储热和电加热器模块的初始总成本，M_total是风电场、光电站伏、集热场、常规岛、储热和电加热器模块的年运维总成本，Q_w、Q_pv和Q_csp分别为风电、光伏和光热电站的年总发电量，ε_w、ε_pv和ε_csp分别是风电、光伏、光热电站的年折损因子，i是折现率， N是使用年限；

当Wind-PV-CSP-EH系统出力小于负荷时，系统出力不能满足负荷需求，采用LPSP指标评估；

d为系统计算总天数，p为互补发电系统出力，pr为负荷；

年发电量：