Page 60 - 电力与能源2022年第三期

2 5 0 施 勇, 等: 基于电碳耦合的配电网电源规划

系统电源规划模型, 其中灵活性需求主要来源于 协同电源规划模型, 选择以火电机组、 水电机组、
负荷侧的波动。 风电机组及光伏电池作为电源。模型中考虑高比
例的风电和光伏资源, 而这些资源具有明显的波
2 新型电力系统的电源规划
动性和随机性。因此, 为了保障整个系统的稳定
在新型电力系统中, 高碳机组( 火电) 在系统 性, 本文分别在源端、 荷端和储端安排灵活性资源
中的装机比例降低及可再生能源( 风电及光伏) 的 对源端出力及负荷侧需求进行调节, 建立了由投
大幅接入电网导致整个系统的灵活性需求急剧增 资成本模型和生产模拟运行成本模型组成的电源
加, 电力系统的灵活性问题迫切需要解决。在这 规划模型。
种情况下, 就需要添加灵活性资源来满足系统的 系统的总规划成本可由投资成本及生产运维
灵活性需求 [ 6-7 ] 。 成本求和得到。
目前国内外有不少关于各侧灵活性资源如何 ( 1 )
C cost =C inv+C p
协调配置的研究。文献[ 8 ] 在电源的规划方面将 式中 C cost ———系统的总规划成本; C inv ———新型
风光等分布式电源、 主动负荷及大电网供电纳入 电力系统在规划年内的投资建设成本; C p ———系
考虑范畴, 并将其都视为等效电源, 建立每类电源 统整体的生产运维成本。
的成本 - 时间曲线, 求解最小费用目标函数; 文献 3.1 投资成本模型
[ 9 ] 分别设置微型燃气轮机、 储能及需求响应作为 3.1.1 目标函数
灵活性资源, 建立了含高比例可再生能源的电源 T
C inv = ( C inv , a , t+C inv , b , t ) ( 2 )
双层规划模型, 上层为规划层目标是电源的中长 ∑ t = 1 a
Y
M t θ ( 1+ θ )
期规划成本最小, 下层为运行层求解年运行成本 C inv , a , t = ( P aτ c aτ d aτ ) a
∑ a=1∑ τ =1 Y
( 1+ θ ) -1
的最优解, 上层模型提供配置方案, 下层模型提供
( 3 )
运行策略, 双层模型不断迭代求得最优解; 文献 b
Y
N t θ ( 1+ θ )
[ 10 ] 选取源层( DG 运营商) - 网层( 配电公司) - 荷 C inv , b , t = ( P bτ c bτ d bτ ) b
∑ b =1∑ τ =1 Y
( 1+ θ ) -1
侧( 需求侧响应) 三方利益协调的配电网规划模
( 4 )
型, 追求三侧的经济型求解最优的电源规划方案; a
{ 1 ( t- τ≤Y )
文献[ 11 ] 采用 K-means 聚类将负荷与风速数据 d aτ = a ( 5 )
进行聚类分析, 处理了风电和负荷之间的相互不 0 ( t- τ>Y )
b
{ b ( 6 )
确定性问题, 在此基础上建立了风 - 火 - 储 - 可中断 1 ( t- τ≤Y )
d bτ =
负荷联合电源规划模型; 文献[ 12 ] 对各类型灵活 0 ( t- τ>Y )
———电力系统中常规电源的投资建
式中 C inv , a , t
性资源进行建模, 并代入了灵活性定量评估的环
———源端、 荷端及储端配置的灵活
设成本; C inv , b , t
节来保证系统充足的灵活性, 考虑运行与规划两
———第τ 年是否支付投资
个时间尺度, 建立了中长期的电源规划模型; 文献 性资源的投资成本; d aτ
建设成本, 0 , 1 变量; T ———规划期; M ———风电机
[ 13 ] 考虑到风电出力与负荷预测的不确定性, 在
组、 光伏电池、 水电厂、 火电厂、 生物质能五类常规
模型中加入考虑系统总预测误差不确定性的旋转
电源; N ———源 端、 荷 端 及 储 端 配 置 的 灵 活 性 资
备用容量约束, 建立了基于碳交易的考虑风、 荷不
———第τ 年常规电源增加的装机容量
确定性的低碳电源规划模型, 采用随机机会约束 源; P aτ 和 c aτ
和单位装机容量建设成本; Y ———各类电源的使
a
规划法将不确定约束条件确定化; 文献[ 14 ] 对电
用寿命; θ ———利率。
力系统的灵活性供需关系进行分析, 提出了灵活
3.1.2 约束条件
性充裕度与灵活性运行安全域, 同时以储能为主
( 1 ) 电力约束
要的灵活性资源, 提出了考虑灵活性供需平衡的
M N ( ) ( 7 )
源 - 网 - 储一体化规划方法。 ∑ a=1 ΔP at + ∑ b =1 ΔP bt ≥L t 1+S Lt
0 ( 8 )
ΔP at =P at +P at
3 基于电碳耦合的配电网电源规划
0
ΔP bt =P bt +P bt ( 9 )
本文在考虑碳约束的情况下建立源 - 网 - 荷 - 储 式中 P at P at ΔP at ———规划年内第t 年常规电
0
、 、