【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種適用于源網荷儲一體化基地的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法。
技術介紹
1、可再生能源已成為應對氣候變化和推動可持續發展的關鍵。以太陽能和風能為代表的可再生能源提供了一種比傳統化石燃料更清潔、更持續的能源選擇。但是，隨著風光發電在電網中的滲透率不斷提高，也帶來了新的挑戰，特別是它們的間歇性和不確定性，這可能導致電網供需失衡和穩定性問題。
2、為應對這一挑戰，儲能技術顯得尤為關鍵。儲能可以通過儲存過剩能源并在需要時釋放，有助于實現電網供需平衡，并提升能源系統的效率和可靠性。在眾多儲能解決方案中，電池儲能系統因其快速放電和易于集成的特性而得到了廣泛的應用。然而，電池系統仍存在一定局限性，如充放電周期短、成本高，以及對環境和資源的潛在負面影響。
3、先進絕熱式壓縮空氣儲能(aa-caes)技術因其持久的儲存能力和低成本優勢而逐漸受到重視。不同于電池，aa-caes能夠長時間儲存大量能源，尤其適合大規模部署。但是，由于受其物理特性限制，aa-caes響應速度往往難以滿足風光新能源的快速調節需求。因此，考慮兩者的特性互補，電池與aa-caes結合的混合儲能系統成為一種理想的解決方案。aa-caes和電池混合儲能系統結合了兩者的優勢：電池快速應對短期需求波動，而aa-caes負責長期能量供應，可以大幅提高整個儲能系統的效率和適應性。
4、混合儲能的容量配置和發電基地的投資建設成本息息相關。傳統策略中一般將aa-caes簡單等效為效率不同的電池模型，這種方法忽略了aa-caes的特有
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種適用于源網荷儲一體化基地的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，提升混合儲能容量配置的準確性。為此，本專利技術采用以下技術方案：
2、壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于，根據絕熱式壓縮空氣儲能aa-caes動態特性建立多工況變換能量轉移約束，實現aa-caes和電池儲能準確的能量變換建模，以得到更符合實際運行特性的容量優化解；
3、所述方法包括步驟如下：
4、s1：確定混合儲能控制策略；
5、s2：基于儲能年化單位成本建立目標函數；
6、s3：基于系統參數建立約束集，包括功率平衡約束，風光出力約束，混合儲能運行約束，電池儲能能量約束，aa-caes能量約束；
7、s4：根據優化模型，求解aa-caes和電池儲能的最優容量。
8、在采用上述技術方案的基礎上，本專利技術還可采用以下進一步的技術方案或對這些進一步的技術方案組合使用：
9、在步驟s1中，混合儲能以“aa-caes為主，電池儲能為輔”的原則進行調控：
10、(1)t時刻接收到混合儲能功率調度指令后，電池儲能根據aa-caes功率與調度指令之間的偏差輸出，其實時功率輸出表達式如下：
11、
12、其中，pbat，τ，pcaes，τ分別為τ時刻的電池儲能和aa-caes的輸出功率；為t時刻混合儲能的調度指令。
13、(2)aa-caes輸出功率跟蹤混合儲能調度指令，在t0時刻aa-caes實現功率跟蹤，則電池儲能退出，即
14、
15、在步驟s2中，目標函數構建如下：
16、
17、其中，scaes，sbat分為為aa-caes和電池儲能的裝機容量；分別為aa-caes和電池儲能的年化單位容量成本。
18、進一步，年化單位容量成本采用由三部分組成：年化資本成本、年化更換成本和年化運營和維護成本。具體的計算方法如下：
19、(1)年化資本成本
20、aa-caes和電池儲能的計算方法可以由以下公式統一計算：
21、
22、其中，cc為各組件的資本成本；ycom是以年為單位的組件壽命；r為年利率。
23、(2)年化更換成本
24、由于aa-caes電站的壽命遠長于電池儲能壽命，本專利技術以aa-caes電站壽命為時間尺度，其更換成本為零。只需計算電池儲能的年化更換成本，計算如下：
25、
26、其中，cr為電池儲能單次更換成本；yrep為服務壽命。
27、(3)年化運營和維護成本，單位容量年化運營和維護成本一般為固定值，可根據相關廠家技術文檔確定。
28、由此，aa-caes和電池儲能的年化單位容量成本的表達式：
29、
30、其中，分別為aa-caes和電池儲能的年化資本成本；為電池的年化更換成本；分別為aa-caes和電池儲能的年化運營維護成本。
31、在步驟s3中，功率平衡約束構建如下：
32、功率平衡約束主要用于保證系統內發電量與負荷量實時平衡，表達式如下：
33、
34、其中，pwt，t，ppv，t分別為風機和光伏在t時刻的輸出有功功率；分別為風機和光伏在t時刻的棄電量；phes，d，t，phes，c，t分別為混合儲能系統在t時刻的充電和放電功率；pl，t為t時刻的負荷功率。
35、值得注意的是，此處，將aa-caes和電池儲能的充放電功率作為一個整體考慮，而t時刻內的各自能量變化則需結合混合儲能控制策略考慮。
36、在步驟s3中，風光出力約束構建如下：
37、風光出力限制是指光伏系統和風力發電機的功率輸出受到限制。光伏板和風力渦輪的實時輸出能力會因環境因素-如日照和風速-而波動，因此它們在不同時刻的最大輸出功率各不相同。
38、
39、其中，分別為風機和光伏在t時刻的最大可用有功功率。
40、在步驟s3中，混合儲能運行約束構建如下：
41、(1)放電功率約束
42、基于所述的“aa-caes為主，電池儲能為輔”的混合儲能控制策略，t時刻混合儲能的出力等同于穩態下aa-caes的出力，所以混合儲能的出力上限為aa-caes出力上限，其充放電功率約束表達式如下：
43、
44、其中，λhes，c，t為二進制變量，表示混合儲能是否處于充電工況，當混合儲能處于充電工況時，λhes，c，t＝1，反之，λhes，c，t＝0；λhes，d，t為二進制變量，表示混合儲能是否處于放電工況，當混合儲能處于放電工況時，λhes，d，t＝1，反之，λhes，d，t＝0。
45、(2)混合儲能運行工況約束
46、λhes，c，t+λhes，d，t≤1???(10)
47、該約束可保證混合儲能不同時工作在放電工況和充電工況。
48、在步驟s3中，電池儲能能量約束構建如下：
49、電池本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于，根據絕熱式壓縮空氣儲能AA-CAES動態特性建立多工況變換能量轉移約束，實現AA-CAES和電池儲能準確的能量變換建模，以得到更符合實際運行特性的容量優化解；
2.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S1中，混合儲能以“AA-CAES為主，電池儲能為輔”的原則進行調控：
3.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S2中，目標函數構建如下：
4.根據權利要求3中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：年化單位容量成本由三部分組成：年化資本成本、年化更換成本和年化運營和維護成本；具體的計算方法如下：
5.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S3中，功率平衡約束構建如下：
6.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S3中，風光出力約束構建如下：
7.根據權利要求1中所述的壓
8.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S3中，電池儲能能量約束構建如下：
9.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟S3中，AA-CAES能量約束構建如下：
...【技術特征摘要】
1.壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于，根據絕熱式壓縮空氣儲能aa-caes動態特性建立多工況變換能量轉移約束，實現aa-caes和電池儲能準確的能量變換建模，以得到更符合實際運行特性的容量優化解；
2.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟s1中，混合儲能以“aa-caes為主，電池儲能為輔”的原則進行調控：
3.根據權利要求1中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：在步驟s2中，目標函數構建如下：
4.根據權利要求3中所述的壓縮空氣和電池混合儲能容量優化配置方法，其特征在于：年化單位容量成本由三部分組成：年化資本成本、年化更換成本和年化運營和維護成本；具...
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪佳華，陳雨薇，嚴銘，楊林剛，閔寬，王宗琦，楊文斌，酈洪柯，
申請(專利權)人：中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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