中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
01
研究背景
我國(guó)提出加快推進(jìn)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電基地建設(shè)。沙戈荒新能源基地同步電源裝機(jī)占比低，基地出力隨機(jī)波動(dòng)性與一致性強(qiáng)，新能源高效外送消納和基地可靠供電面臨巨大挑戰(zhàn)。大規(guī)模配置儲(chǔ)能能夠有效提高新能源利用率，減少火電開機(jī)，提升基地發(fā)電低碳與可靠供電能力，但也會(huì)大幅增加投資成本，降低外送電在受端電網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，需要兼顧投資經(jīng)濟(jì)性、發(fā)電清潔性與供電充裕性等目標(biāo)，合理優(yōu)化配置風(fēng)光儲(chǔ)容量，挖掘風(fēng)光互補(bǔ)特性與受端電網(wǎng)負(fù)荷匹配特性，發(fā)揮儲(chǔ)能與直流靈活調(diào)節(jié)能力，提升基地穩(wěn)定供電能力。
02
研究方法及創(chuàng)新點(diǎn)
本文提出了一種基于多目標(biāo)雙層優(yōu)化與8760h時(shí)序生產(chǎn)模擬的大型新能源基地風(fēng)光儲(chǔ)容量聯(lián)合規(guī)劃方法。建立了兼顧投資經(jīng)濟(jì)性、發(fā)電清潔性和供電充裕性的多目標(biāo)雙層優(yōu)化模型，上層模型優(yōu)化風(fēng)光儲(chǔ)配置容量，下層模型開展全年8760h的運(yùn)行優(yōu)化模型，考慮了受端電網(wǎng)晚高峰時(shí)段保供需求、直流通道利用率、新能源外送電量、常規(guī)電源與儲(chǔ)能運(yùn)行等約束條件，采用NSGA-II結(jié)合時(shí)序生產(chǎn)模擬雙層優(yōu)化方法求解模型，獲取風(fēng)光儲(chǔ)配置容量的帕累托前沿解集合，考慮投資成本、碳排放量和供電充裕性，通過理想點(diǎn)方法篩選出風(fēng)光儲(chǔ)最優(yōu)配置方案?；谖覈?guó)西北某新能源基地?cái)?shù)據(jù)開展仿真測(cè)試，驗(yàn)證了方法的有效性。圖1為多目標(biāo)優(yōu)化雙層規(guī)劃模型結(jié)構(gòu)。
圖1 多目標(biāo)優(yōu)化雙層規(guī)劃模型結(jié)構(gòu)
03
研究結(jié)果及結(jié)論
1）研究結(jié)果。
以我國(guó)西北某新能源基地場(chǎng)景為例進(jìn)行仿真測(cè)試。系統(tǒng)最優(yōu)配置結(jié)果如表1所示：風(fēng)電裝機(jī)為5989MW，光伏裝機(jī)為4805MW，儲(chǔ)能裝機(jī)為3721MW和5879MW·h，風(fēng)光儲(chǔ)總投資成本711億元，新能源利用率94.4%，新能源發(fā)電量占比為50%，全年無供電缺口。
表1 最優(yōu)配置結(jié)果
圖2展示了連續(xù)7日的基地時(shí)序運(yùn)行曲線，所提出方法能夠合理優(yōu)化風(fēng)-光-火-儲(chǔ)-直逐時(shí)段的發(fā)電運(yùn)行方式，滿足了新能源高效外送消納、火電低碳運(yùn)行和晚高峰時(shí)段受端電網(wǎng)保供需求，如：在第1、第3—4、第7日18:00—21:00晚高峰時(shí)段，風(fēng)電出力較低，通過儲(chǔ)能放電和火電增加出力滿足了晚高峰保供需求；在第2、5日晚高峰18:00—21:00時(shí)段，風(fēng)電大發(fā)，火電降至最小技術(shù)出力；在第6日11:00—15:00時(shí)段風(fēng)電和光伏同時(shí)大發(fā)時(shí)段，火電維持最小技術(shù)出力，直流已達(dá)到最大外送功率，儲(chǔ)能通過充電消納了大部分棄電。
圖2 連續(xù)7日發(fā)電運(yùn)行曲線
表2比較了本文的多目標(biāo)優(yōu)化和單目標(biāo)優(yōu)化的容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果。總投資成本最小目標(biāo)下配置的新能源裝機(jī)規(guī)模最小，但碳排放量較大，新能源發(fā)電量與利用率較低；供電缺口最小目標(biāo)下，系統(tǒng)供電缺口為0，但總投資成本和火電碳排放量高于其他場(chǎng)景。本文所提的多目標(biāo)優(yōu)化方法能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定供電和新能源外送消納需求的情況下，盡可能降低風(fēng)光儲(chǔ)投資成本和火電碳排放量，與單目標(biāo)優(yōu)化配置結(jié)果相比體現(xiàn)出了很好的優(yōu)勢(shì)。
表2 多目標(biāo)與單目標(biāo)優(yōu)化的新能源與儲(chǔ)能配置情況
2）結(jié)論。
本文提出了一種基于多目標(biāo)雙層優(yōu)化與時(shí)序生產(chǎn)模擬的新能源基地風(fēng)光儲(chǔ)容量配置方法。所提出的方法能夠充分挖掘風(fēng)光互補(bǔ)特性，有效降低全年供電缺口電量和最大缺口，更好滿足基地清潔低碳運(yùn)行、投資經(jīng)濟(jì)性和受端電網(wǎng)保供的需求，實(shí)現(xiàn)基地風(fēng)光儲(chǔ)容量的協(xié)調(diào)優(yōu)化配置。本文的研究成果可以為大型新能源基地風(fēng)光儲(chǔ)容量聯(lián)合規(guī)劃配置提供支撐。
04
后續(xù)研究方向或討論話題
后續(xù)研究包括含光熱電站、制氫/儲(chǔ)氫、火電配套規(guī)劃等的大型新能源基地規(guī)劃等。
