储能辅助电力系统调峰的容量需求优化配置matlab/cplex

参考文献：储能辅助电力系统调峰的容量需求研究

摘要：建立了储能辅助电力系统调峰的容量需求优化配置模型，设置了含储能和不含储能两种仿真方案，将两个算例代入所提模型进行求解，得到最优的储能系统容量和功率配置，通过对技术性技术性和经济性指标进行对比分析，验证模型的合理性。
1 储能容量需求优化配置模型
风力发电、光伏发电等大规模新能源发电有利于缓解我国电力供应紧张的形势、降低发电成本、减少温室气体排放、提高发电社会效益，是助力我国经济和社会快速发展的必然选择。但是风力发电、光伏发电等新能源发电的随机波动性、难以预测性给电力系统带来了新的难题。与新能源发电相比，传统电源的出力要稳定得多，两者的本质区别在于，转化为电能的一次能源是不同的，火力发电、水力发电、燃气发电等传统发电来源于煤炭、水、燃气等基础能源，而风电、光伏发电的来源风能和太阳能易受环境影响，而且不可储存，因此，新能源发电也会随之受环境因素影响而产生波动，在实际的新能源发电并网过程中，电力系统需要充分考虑到风电出力、光伏出力的间歇性，然而面对极端的情况，电力系统还是会出现弃风、弃光、切负荷等现象，制约其发展和利用。根据国家能源局综合司的通报情况，我国部分省区风力发电和光伏发电的利用状况和弃风弃光率。风力发电方面，部分省区的弃风现象非常严重，如甘肃和新疆两省区的弃风率分别达到了３３％和２９％，大量风电因无法并网而浪费。光伏发电方面同样不容乐观，甘肃和新疆两省区的弃光率２０．９°／。和２１．９％。

1.1 储能容量需求优化配置模型的目标函数
储能容量优化配置模型仍然考虑经济性，在经济性评估体系的基础上，增加了弃风惩罚成本和调峰不足惩罚成本，以最小化运行成本为目标函数，包括：（１）发电成本；（２）储能系统投资运维成本；（３）弃风惩罚成本；（４）调峰不足惩罚成本；（５）延缓火电投资成本；（６）调峰经济收益。分别由下列公式计算。






综上，储能容量优化配置模型的目标函数如下式：

1.2 储能容量优化配置模型的约束条件
所有约束条件如下：
（１）系统功率平衡约束
系统功率平衡约束指的是系统内所有机组的出力必须等于系统负荷与网损之和。本课题中不计及网损，火电出力、风电出力以及储能系统的充放电出力之和等于负荷减去潜在的调峰不足量。

（２）储能系统出力上下限约束
采用０－１变量对储能系统的出力上下限进行约束，可保证储能能够在０至最大功率之间进行充放电，且不出现同时充放电的情况。

（３）储能系统多时段能量耦合约束：

（４）储能系统荷电状态约束：

（５）火电机组爬坡速率约束：
爬坡速率约束指的是机组在单位时间尺度内可以增加或者减少的最大出力，机组每单位时间尺度内增加出力成为上坡速率，反之成为下坡速率。

（６）火电机组出力上下限约束：
机组的出力必须大于或等于其允许的最小出力，小于或等于其允许的最大出力

（７）风电出力上下限约束：
风电的实际出力必须小于风电的理论出力。

2 求解结果
1）电平衡

2）储能充放电状态

3）储能能量变化

4）风电消纳