多能互补发电系统中抽水蓄能的优化配置.pdf

ａｇｅｂａｔｔｅｒｙｎｅｅｄｓｔｏｂｅｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐｅｄ—ｓｔｏｒａｇｅ；ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｗｈｏｌｅ—ｌｏｃａｌｍｅｔｈｏｄ；

ｔｙｐｉｃａｌｄａｉｌｙｌｏａｄ

在多能互补发电系统的设计过程中，系统的优ｏｆｅｎｅｒｇｙ，ＣＥ）Ｊ，即优化目标函数）＝ＣＥ，且要
化配置非常重要．Ｔｅｓｔａ等…针对风光互补系统中求ＣＥ最低．选取系统的供电可靠性为约束条件，利
的储能设备容量配置提出了基于负荷失电率的概用负荷失电率（１ｏｓｓｏｆｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，ＬＰ－
率设计方法，进行风力发电机、光伏阵列和储能设ｓＰ）、电量盈亏量好保证连续阴雨天和无风天气来
备的最优容量组合．ＸｕＤａｍｉｎｇ等提出了风光互评价系统的供电可靠性；选取系统的优化变量
补系统的优化包括对风力发电机的类型和大小、光为风力发电机容量、光伏阵列容量、可逆式水泵水
伏板的倾角和大小、储能设备容量等，并将系统的轮机组容量和蓄电池容量．
优化定义为多准则整数规划问题．Ｄｕｆｏ等则同时
利用多目标优化算法（ＭＯＥＡ）和遗传算法（ＧＡ）对２抽水蓄能的优化配置方法
光一风一柴一氢一蓄系统进行优化．Ｋａｌｄｅｌｌｉｓ等
对风一光一蓄一柴可再生能源发电系统进行了优多能互补发电系统中抽水蓄能容量的优化配
化配置．Ｓｅ￣ｙｕ等以发电成本为目标，对风～柴置采用整体一局部法．即根据年负荷、年风能资源、
蓄复合孤网系统进行了优化．而在以抽水蓄能作年太阳能资源等初步配置其容量；根据月负荷、月
一
为风光互补发电系统的储能装置的多能互补发电系风能资源、月太阳能资源等对其容量进行校核、调
统中，抽水蓄能的优化配置鲜有报道．在风一光一整，最后根据典型日负荷及相应的风能资源和太阳
抽蓄多能互补发电系统中，风能资源、太阳能资源、抽能资源等对其容量进行校核、调整．具体方法过程
水蓄能容量和负荷之间有复杂的匹配关系，系统中各如下．
部件的容量需要根据这些复杂的匹配关系来决定．其２．１初步配置抽水蓄能容量
中风力发电机和光伏阵列的容量根据文献［７］及前抽水蓄能容量初步配置步骤如下：①根据年负
期的研究成果进行优化Ｊ，文中研究系统中抽水蓄能荷曲线，利用粒子群优化算法，配置风力发电机容量
的容量优化配置．和光伏阵列容量．②根据年风能资源、年太阳能资源
目前，对多能互补发电系统的优化多采用遗传和年负荷，计算系统电量的年盈亏量．③利用负荷的
算法、粒子群算法等智能优化算法，此类算法收敛年盈亏量，选取不同的盈亏率，配置不同盈亏率下抽
性好、鲁棒性高．但是，以抽水蓄能为蓄能装置的多水蓄能容量．④找出负荷盈亏率、抽水蓄能的容量和
能互补发电系统中，其配置要综合考虑风能、太阳初次投资之间的关系，对系统进行技术经济比较，根
能、负荷等因素，而上述因素的随机性都比较强，且据实际工程需要，初步配置抽水蓄能的容量．
年、月、日等的变换都有一定的随机性和规律性．因２．２抽水蓄能容量的月校核
此，在配置抽水蓄能的容量时，采用整体一局部法，抽水蓄能容量的月校核步骤如下：①选取１年
既考虑风能、太阳能、负荷的年变化，又考虑月变化中的典型月负荷．②根据初步配置的风力发电机和
和日变化．光伏阵列容量，以及当月的风能资源、太阳能资源
和月负荷，计算系统电量的月盈亏量．③根据系统
１多能互补发电系统的优化设计模型电量的盈亏分布，控制抽水蓄能机组的运行工况：
当有不足电能时，抽水蓄能机组运行在水轮机工
系统的优化模型用数学公式描述为况，发电供给负荷用电；当有盈余电能时，抽水蓄能
』ｍｉｎ＿厂（），ｆ】１机组运行在水泵工况，将多余电能用于抽水，转换
【ｇ（）＜，＝０，１，２，…，为水能储存起来．根据初步配置的抽水蓄能机组的
式中）为优化目标函数；（）为约束条件函数；容量，计算其抽水耗电量和发电量．④比较系统电
ｓ为约束函数的宽容系数，Ｉ＞０；为优化变量．量的盈亏量与抽水蓄能的抽水量和发电量，计算负
以风～光一抽蓄多能互补发电系统的初次投荷的失电率和多余电能，如果能满足当月的日平均
资作为优化目标，采用初次投资成本计算模型（ｃｏｓｔ累计亏欠量及保证连续阴雨天和无风天气的要求，
则进行日负荷校核，反之则调整抽水蓄能机组的容淡化复合系统进行实例分析，系统主要包括：风力
量，重新根据月负荷进行校核；如果调整抽水蓄能发电机组、光伏阵列、抽水蓄能机组、抽水蓄能电站
机组的容量仍不能满足要求，则根据年负荷曲线，上下水库、海水淡化装置、蓄电池、逆变器、常用负
重新选择风力发电机和光伏阵列的容量，并配置相荷等．根据整体一局部优化方法对系统中抽水蓄能
应的抽水蓄能机组的容量（注：根据年负荷曲线重容量进行优化配置．
新配置风力发电机和光伏阵列容量时，需将本