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压缩空气储能电站的控制方法和装置

阅读:313发布:2020-06-05

专利汇可以提供压缩空气储能电站的控制方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供一种压缩空气储能电站的控制方法和装置。其中,控制方法包括:获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制方法和装置,通过根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率,能提高压缩空气储能电站控制的准确性和实用性。,下面是压缩空气储能电站的控制方法和装置专利的具体信息内容。

1.一种压缩空气储能电站的控制方法,其特征在于,包括:
获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;
根据预先构建的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;
其中,所述目标模型以最大化所述压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以所述压缩空气储能电站的参数为约束构建而成;
所述约束至少包括:
存储能量约束、效率函数约束、功率约束和可持续运营约束;
所述效率函数约束包括储气库储能效率函数、储气库放能效率函数、蓄热系统储能效率函数和蓄热系统放能效率函数;
所述存储能量约束,用于表示压缩空气储能电站存储能量所受的限制;
所述效率函数约束,用于表示压缩空气储能电站的储能效率所受的限制;
所述功率约束,用于表示压缩空气储能电站的充放电功率所受的限制;
所述目标模型的具体公式为
其中,Δt是一个时段的长度;ρ(t)表示t时的电价;pc(t)表示t时压缩空气储能电站的c d
充电功率,也是压缩空气储能电站从电网购买电能的功率,为T维向量p的第t个分量;p(t)表示t时压缩空气储能电站的放电功率,也是压缩空气储能电站向电网出售电能的功率,为T维向量pd的第t个分量;
所述存储能量约束具体包括:
储气库中存储能量的变化方程
蓄热系统中存储能量的变化方程
储气库储能的上下限约束
蓄热系统储能的上下限约束
其中, 和 分别表示储气库储能(空气压势能)的上限和下限; 和 分别表示蓄热系统储能(压缩热能)的上限和下限;eCAS表示储气库储能;eTES表示蓄热系统储能;
表示储气库初始储能; 表示蓄热系统初始储能; 表示储气库储能效率; 表示储气库放能效率; 表示蓄热系统储能效率; 表示蓄热系统放能效率;
所述储气库储能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量;
所述储气库放能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量;
所述蓄热系统储能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量;
所述蓄热系统放能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量;
所述功率约束具体包括:
储能电站充电功率的上下限约束
c u
0≤p(t)≤p ,t=1,…,T
储能电站放电功率的上下限约束
0≤pd(t)≤pu,t=1,…,T
不同时充放电约束
pc(t)pd(t)=0,t=1,…,T
热负荷约束
pT(t)≥0,t=1,…,T
其中,pu表示储能电站充电功率和放电功率的共同上限;
所述可持续运营约束具体包括:
储气库可持续运营约束
蓄热系统可持续运营约束
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述储气库储能效率函数用于描述储气库储能效率与压缩空气储能电站的充电功率、储气库储能之间的关系。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述储气库放能效率函数用于描述储气库放能效率与压缩空气储能电站的放电功率、储气库储能之间的关系。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述蓄热系统储能效率函数用于描述蓄热系统储能效率与压缩空气储能电站的充电功率、蓄热系统储能之间的关系。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述蓄热系统放能效率函数用于描述蓄热系统放能效率与压缩空气储能电站的放电功率、蓄热系统储能之间的关系。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法,其特征在于,所述根据预先构建的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率的具体步骤包括:
根据预设的效率函数自变量区间,将所述效率函数约束进行分段近似,获得混合整数线性规划形式的目标模型;
根据所述混合整数线性规划形式的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。
7.一种压缩空气储能电站的控制装置,其特征在于,包括:
数据采集,用于获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;
功率确定模块,用于根据预先构建的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;
其中,所述目标模型以最大化所述压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以所述压缩空气储能电站的参数为约束构建而成;
所述约束至少包括:
存储能量约束、效率函数约束、功率约束和可持续运营约束;
所述效率函数约束包括储气库储能效率函数、储气库放能效率函数、蓄热系统储能效率函数和蓄热系统放能效率函数;
所述存储能量约束,用于表示压缩空气储能电站存储能量所受的限制;
所述效率函数约束,用于表示压缩空气储能电站的储能效率所受的限制;
所述功率约束,用于表示压缩空气储能电站的充放电功率所受的限制所述目标模型的具体公式为
c
其中,Δt是一个时段的长度;ρ(t)表示t时的电价;p(t)表示t时压缩空气储能电站的充电功率,也是压缩空气储能电站从电网购买电能的功率,为T维向量pc的第t个分量;pd(t)表示t时压缩空气储能电站的放电功率,也是压缩空气储能电站向电网出售电能的功率,为T维向量pd的第t个分量;
所述存储能量约束具体包括:
储气库中存储能量的变化方程
蓄热系统中存储能量的变化方程
储气库储能的上下限约束
蓄热系统储能的上下限约束
其中, 和 分别表示储气库储能(空气压力势能)的上限和下限; 和 分别表示蓄热系统储能(压缩热能)的上限和下限;eCAS表示储气库储能;eTES表示蓄热系统储能;
表示储气库初始储能; 表示蓄热系统初始储能; 表示储气库储能效率; 表示储气库放能效率; 表示蓄热系统储能效率; 表示蓄热系统放能效率;
所述储气库储能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量;
所述储气库放能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量;
所述蓄热系统储能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量;
所述蓄热系统放能效率函数具体为
其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量;
所述功率约束具体包括:
储能电站充电功率的上下限约束
0≤pc(t)≤pu,t=1,…,T
储能电站放电功率的上下限约束
0≤pd (t)≤pu,t=1,…,T
不同时充放电约束
pc(t)pd(t)=0,t=1,…,T
热负荷约束
pT(t)≥0,t=1,…,T
u
其中,p表示储能电站充电功率和放电功率的共同上限;
所述可持续运营约束具体包括:
储气库可持续运营约束
蓄热系统可持续运营约束
8.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器,其中:
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至6任一所述的方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至6任一所述的方法。

说明书全文

压缩空气储能电站的控制方法和装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及新能源发电技术领域,尤其涉及一种压缩空气储能电站的控制方法和装置。

背景技术

[0002] 由于生产和生活等社会活动的需要,日负荷曲线呈现明显的峰谷特性。在电力系统中功率需要实时平衡,设置储能电站,一方面有利于削峰填谷、降低系统所需备用容量;另一方面能与新能源发电配合、将绿色的能源在时间上转移到电力负荷高峰时段。日负荷曲线和发电情况影响电力市场的电价,造成电价曲线的波动。压缩空气储能是一种已商业化的大规模储能技术,以其多方面的优点而成为储能电站的热点。储能电站运营商可以在电价低时购电并充入储能装置,然后在电价高时放电卖出,以获得运营收益。压缩空气储能电站储能时,从电网吸收电能,通过压缩系统压缩空气,将能量转化为储气库中的空气压力势能和蓄热系统中的压缩热能;放能时,通过透平系统和发电机将储存的能量转化为电能的形式,注入电网。另外,蓄热系统还可以直接供给热能。
[0003] 为了最大化储能电站运营收益,需要根据电价曲线、储能装置参数建立储能电站的目标模型,对压缩空气储能电站的充放电进行控制。传统的压缩空气储能电站控制方法在实际应用中存在困难。一方面,压缩空气储能的结构组件与物理模型比较复杂,考虑热力学特性的模型涉及大量非线性方程,以此为基础而建立的模型难以有效求解,影响充放电控制目标的获取;另一方面,如果将电池储能的常效率模型直接运用于压缩空气储能电站,假定储能电站的充电效率、放电效率等效率参数是常数,则模型过于简单,不能准确反映压缩空气储能电站的特性,导致充放电控制目标与实际情形不相符、不能实现运营收益最大化。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题,本发明实施例提供一种压缩空气储能电站的控制方法和装置。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供一种压缩空气储能电站的控制方法,包括:
[0006] 获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;
[0007] 根据预先构建的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;
[0008] 其中,所述目标模型以最大化所述压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以所述压缩空气储能电站的参数为约束构建而成。
[0009] 第二方面,本发明实施例提供一种压缩空气储能电站的控制装置,包括:
[0010] 数据采集,用于获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;
[0011] 功率确定模块,用于根据预先构建的目标模型及所述当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;
[0012] 其中,所述目标模型以最大化所述压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以所述压缩空气储能电站的参数为约束构建而成。
[0013] 第三方面,本发明实施例提供一种电子设备,包括:
[0014] 至少一个处理器;以及
[0015] 与所述处理器通信连接的至少一个存储器,其中:
[0016] 所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的压缩空气储能电站的控制方法。
[0017] 第四方面,本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的压缩空气储能电站的控制方法。
[0018] 本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制方法和装置,通过根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率,能提高对压缩空气储能电站进行控制的准确性和实用性。附图说明
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020] 图1为根据本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制方法的流程示意图;
[0021] 图2为根据本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制装置的功能框图
[0022] 图3为根据本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0024] 图1为根据本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制方法的流程示意图。如图1所示,一种压缩空气储能电站的控制方法包括:步骤S101、获取当前周期的电价曲线和热负荷需求。
[0025] 需要说明的是,压缩空气储能电站包括储气库和蓄热系统。储气库用于存储压缩空气,将电能转化为空气压力势能或将空气势能转化为电能。蓄热系统用于将电能转化为压缩热能或将压缩热能转化为电能。
[0026] 具体地,当前周期的电价曲线用T维向量ρ表示。一般地,当前周期为一日,一日包括24小时,则T=24,ρ的第t个分量ρ(t)表示t时的电价。为了避免过于频繁地对压缩空气储能电站进行控制,可以令T=24,但T的取值不限于此,本发明实施例对T的取值不作具体限制。
[0027] 热负荷需求用T维向量pT表示。一般地,一日包括24小时,则T=24,pT的第t个分量pT(t)表示t时的压缩空气储能电站供给的热负荷需求,即蓄热系统直接供给的热能。
[0028] 由于电价和热负荷需求均与压缩空气储能电站的日收益相关,因此二者可以用于预测压缩空气储能电站的收益,从而对压缩空气储能电站进行控制。
[0029] 步骤S102、根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;其中,目标模型以最大化压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以压缩空气储能电站的参数为约束构建而成。
[0030] 需要说明的是,为了有效地对压缩空气储能电站的运行进行控制,将最大化压缩空气储能电站当前周期的收益作为目标,构建目标模型。压缩空气储能电站当前周期的收益,指当前周期压缩空气储能电站向电网卖电的收益减去从电网买电的花费。
[0031] 目标模型也称目标函数,其具体公式为
[0032]
[0033] 其中,Δt是一个时段的长度;ρ(t)表示t时的电价;pc(t)表示t时压缩空气储能电站的充电功率,也是压缩空气储能电站从电网购买电能的功率,为T维向量pc的第t个分量;pd(t)表示t时压缩空气储能电站的放电功率,也是压缩空气储能电站向电网出售电能的功率,为T维向量pd的第t个分量。
[0034] 每个周期均包括T个时段,每个时段的时长均为Δt。
[0035] T维向量pc表示压缩空气储能电站当前周期的充电功率,T维向量pd表示压缩空气储能电站当前周期的放电功率。
[0036] 可以理解的是,向量ρ、pT、pc、pd的维数相同。例如,以每小时为时段,Δt为1h,ρ、pT、pc、pd均为24维向量。
[0037] 由于压缩储能电站的运行还受到运行规律的限制,因此,目标模型还要以压缩空气储能电站的参数为约束。
[0038] 压缩空气储能电站参数至少包括:储气库和蓄热系统的储能容量、储能的上下限、初始储能、充放电功率上限、储能和放能效率函数。
[0039] 储气库的储能容量用CCAS表示,蓄热系统的储能容量用CTES表示,它们的单位是kWh。
[0040] 根据包含约束的目标模型,根据当前周期的电价曲线和热负荷需求,可以获取使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率。充放电功率包括充电功率和放电功率。即根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,可以确定压缩空气储能电站当前周期的充电功率pc和当前周期的放电功率pd。由于pc、pd均为T维向量,二者的分量表示相应时刻的充电功率和放电功率,因此,可以根据确定出的pc、pd对压缩空气储能电站当前周期内各时刻的充电功率和放电功率进行控制,实现对压缩空气储能电站运行的有效控制,使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大化。
[0041] 本发明实施例通过根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率,能提高对压缩空气储能电站进行控制的准确性和实用性。
[0042] 基于上述各实施例的内容,约束至少包括:存储能量约束、效率函数约束、功率约束和可持续运营约束。
[0043] 具体地,以压缩空气储能电站的参数为约束至少包括以下四类。
[0044] 存储能量约束,用于表示压缩空气储能电站存储能量所受的限制。存储能量约束具体包括:
[0045] 储气库中存储能量的变化方程
[0046]
[0047] 蓄热系统中存储能量的变化方程
[0048]
[0049] 储气库储能的上下限约束
[0050]
[0051] 蓄热系统储能的上下限约束
[0052]
[0053] 其中, 和 分别表示储气库储能(空气压力势能)的上限和下限,单位均为kWh; 和 分别表示蓄热系统储能(压缩热能)的上限和下限,单位均为kWh;eCAS表示储气库储能;eTES表示蓄热系统储能; 表示储气库初始储能; 表示蓄热系统初始储能;表示储气库储能效率; 表示储气库放能效率; 表示蓄热系统储能效率; 表示蓄热系统放能效率。
[0054] 由于充电电能转化为储气库空气压力势能和蓄热系统压缩热能,储气库空气压力势能和蓄热系统压缩热能再转化为放电电能,因此, 而和 可能大于1。
[0055] 效率函数约束,用于表示压缩空气储能电站的储能效率所受的限制。
[0056] 储能效率包括:储气库储能效率、储气库放能效率、蓄热系统储能效率和蓄热系统放能效率。储气库储能效率,为储气库空气势能增加量与充电电能之比;储气库放能效率为放电电能与储气库空气压力势能减少量之比;蓄热系统储能效率为蓄热系统压缩热能增加量与充电电能之比;蓄热系统放能效率为放电电能与蓄热系统压缩热能减少量之比。
[0057] 储气库储能效率、储气库放能效率、蓄热系统储能效率和蓄热系统放能效率,与储气库空气压力势能、蓄热系统压缩热能、充电功率、放电功率有关,可被视为这些物理量的函数,用效率函数表示。
[0058] 可以理解的是,对于压缩空气储能电站,可以通过历史数据获得效率函数的具体形式。
[0059] 功率约束,用于表示压缩空气储能电站的充放电功率所受的限制。功率约束具体包括:
[0060] 储能电站充电功率的上下限约束
[0061] 0≤pc(t)≤pu,t=1,…,T
[0062] 储能电站放电功率的上下限约束
[0063] 0≤pd(t)≤pu,t=1,…,T
[0064] 不同时充放电约束
[0065] pc(t)pd(t)=0,t=1,…,T
[0066] 热负荷约束
[0067] pT(t)≥0,t=1,…,T
[0068] 其中,pu表示储能电站充电功率和放电功率的共同上限,单位是kW。
[0069] 可持续运营约束,用于表示为了使压缩空气储能电站能持续运营受到的限制。运营一周期后储气库储能、蓄热系统储能分别与它们的初始值相同,则可实现持续运营。可持续运营约束具体包括:
[0070] 储气库可持续运营约束
[0071]
[0072] 蓄热系统可持续运营约束
[0073]
[0074] 本发明实施例通过考虑效率函数建立目标模型的约束,目标模型中考虑了储能效率随充放电功率、储气库和蓄热系统储能变化的函数关系,能计及储能效率和放能效率的影响,具有更好的准确性和实用性。
[0075] 基于上述各实施例的内容,储气库储能效率函数用于描述储气库储能效率与压缩空气储能电站的充电功率、储气库储能之间的关系。
[0076] 具体地,储气库储能效率 与储能电站充电功率pc、储气库储能eCAS有关,因此,储气库储能效率函数用于表示储气库储能效率 与储能电站充电功率pc、储气库储能eCAS之间的函数关系。
[0077] 储气库储能效率函数具体为
[0078]
[0079] 其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量。eCAS的维数与向量ρ、pT、pc、pd的维数均相同。
[0080] 本发明实施例通过考虑效率函数建立目标模型的约束,目标模型中考虑了储气库储能效率随充电功率、储气库储能变化的函数关系,能计及储能效率的影响,具有更好的准确性和实用性。
[0081] 基于上述各实施例的内容,储气库放能效率函数用于描述储气库放能效率与压缩空气储能电站的放电功率、储气库储能之间的关系。
[0082] 具体地,储气库放能效率 与储能电站放电功率pd、储气库储能eCAS有关,因此,储气库放能效率函数用于表示储气库放能效率 与储能电站放电功率pd、储气库储能eCAS之间的函数关系。
[0083] 储气库放能效率函数具体为
[0084]
[0085] 其中, 表示函数符号;eCAS(t)表示t时储气库储能,为T维向量eCAS的第t个分量。c d
eCAS的维数与向量ρ、pT、p、p的维数均相同。
[0086] 本发明实施例通过考虑效率函数建立目标模型的约束,目标模型中考虑了储气库放能效率随放电功率、储气库储能变化的函数关系,能计及放能效率的影响,具有更好的准确性和实用性。
[0087] 基于上述各实施例的内容,蓄热系统储能效率函数用于描述蓄热系统储能效率与压缩空气储能电站的充电功率、蓄热系统储能之间的关系。
[0088] 具体地,蓄热系统储能效率 与储能电站充电功率pc、蓄热系统储能eTES有关,因此,蓄热系统储能效率函数用于表示蓄热系统储能效率 与储能电站充电功率pc、蓄热系统储能eTES之间的函数关系。
[0089] 蓄热系统储能效率函数具体为
[0090]
[0091] 其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量。eTES的维数与向量ρ、pT、pc、pd的维数均相同。
[0092] 本发明实施例通过考虑效率函数建立目标模型的约束,目标模型中考虑了蓄热系统储能效率随充电功率、蓄热系统储能变化的函数关系,能计及储能效率的影响,具有更好的准确性和实用性。
[0093] 基于上述各实施例的内容,蓄热系统放能效率函数用于描述蓄热系统放能效率与压缩空气储能电站的放电功率、蓄热系统储能之间的关系。
[0094] 具体地,蓄热系统放能效率 与储能电站放电功率pd、蓄热系统储能eTES有关,因此,蓄热系统放能效率函数用于表示蓄热系统放能效率 与储能电站放电功率pd、蓄热系统储能eTES之间的函数关系。
[0095] 蓄热系统放能效率函数具体为
[0096]
[0097] 其中, 表示函数符号;eTES(t)表示t时蓄热系统储能,为T维向量eTES的第t个分量。eTES的维数与向量ρ、pT、pc、pd的维数均相同。
[0098] 本发明实施例通过考虑效率函数建立目标模型的约束,目标模型中考虑了蓄热系统放能效率随放电功率、蓄热系统储能变化的函数关系,能计及放能效率的影响,具有更好的准确性和实用性。
[0099] 基于上述各实施例的内容,步骤S102、根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率的具体步骤包括:步骤S1021、根据预设的效率函数自变量区间,将效率函数约束进行分段近似,获得混合整数线性规划形式的目标模型。
[0100] 由于目标模型中存在非线性的表达式,难以直接确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大充放电功率,因此,通过步骤S1021将约束中的效率函数约束进行分段近似,将非线性的目标模型转化为混合整数线性规划形式的目标模型。
[0101] 具体地,储气库储能效率函数、储气库放能效率函数、蓄热系统储能效率函数和蓄热系统放能效率函数进行分段近似。
[0102] 令 表示储气库储能效率函数中储能电站充电功率pc的分段节点, 表示储气库储能效率函数中储气库储能的分段节点。 和 都是N维向量,用它们产生一个N行N列的坐标矩阵,其中第m行第n列的元素是 计算储气库储能效率函数和充电功率的乘积 在各个坐标点的值,得到N行N列的矩阵
第m行第n列的元素
[0103] 令 表示储气库放能效率函数中储能电站放电功率pd的分段节点, 表示储气库放能效率函数中储气库储能的分段节点。 和 都是N维向量,用它们产生一个N行N列的坐标矩阵,其中第m行第n列的元素是 计算放电功率与储气库放能效率函数的商 在各个坐标点的值,得到N行N列的矩阵
第m行第n列的元素
[0104] 令 表示蓄热系统储能效率函数中储能电站充电功率pc的分段节点, 表示蓄热系统储能效率函数中蓄热系统储能的分段节点。 和 都是N维向量,用它们产生一个N行N列的坐标矩阵,其中第m行第n列的元素是 计算蓄热系统储能效率函数和充电功率的乘积 在各个坐标点的值,得到N行N列的矩阵
第m行第n列的元素
[0105] 令 表示蓄热系统放能效率函数中储能电站放电功率pd的分段节点, 表示蓄热系统放能效率函数中蓄热系统储能的分段节点。 和 都是N维向量,用它们产生一个N行N列的坐标矩阵,其中第m行第n列的元素是 计算放电功率与蓄热系统放能效率函数的商 在各个坐标点的值,得到N行N列的矩阵
第m行第n列的元素
[0106] 分段节点,根据预设的效率函数自变量区间确定。由于储气库储能、蓄热系统储能、充电功率和放电功率均有相应的取值范围,因此,可以在相应的取值范围内对效率函数自变量进行分段,获取预设的效率函数自变量区间,从而获得分段节点。
[0107] 储气库储能效率函数的自变量为储气库储能和压缩空气储能电站的充电功率;储气库放能效率函数的自变量为储气库储能和压缩空气储能电站的放电功率;蓄热系统储能效率函数的自变量为蓄热系统储能和压缩空气储能电站的充电功率;蓄热系统放能效率函数的自变量为蓄热系统储能和压缩空气储能电站的放电功率。
[0108] 对于储气库储能效率函数、储气库放能效率函数、蓄热系统储能效率函数和蓄热系统放能效率函数,分成的段数相同。效率函数自变量区间可以为等分的区间,也可以不为等分的区间,本发明实施例对此不作具体限制。
[0109] 例如,预设的效率函数自变量区间为等分的8个区间,则各分段节点均为9个,即N=9,分段节点具体如下
[0110]
[0111]
[0112]
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[0118] 获得的混合整数线性规划的形式的目标模型为
[0119]
[0120]
[0121]
[0122]
[0123]
[0124] 0≤pc(t)≤pu,t=1,…,T
[0125] 0≤pd(t)≤pu,t=1,…,T
[0126] pT(t)≥0,t=1,…,T
[0127]
[0128]
[0129] Con-mean
[0130] Con-aux
[0131] Con-SOS2
[0132] 其中,均为辅
助变量,t=1,…,T。
[0133] 是t时储气库储能效率函数和充电功率的乘积 是t时蓄热系统储能效率函数和充电功率的乘积 是t时放电功率与储气库放能效率函
数的 商 是t时放电功率与蓄热系统放能效率函数的 商
都是N行N列的矩阵, 用于表示t时的充电功率
和储气库储能, 用于表示t时的充电功率和蓄热系统储能, 用于表示t时的放电功率和储气库储能, 用于表示t时的放电功率和蓄热系统储能,它们将被用于线性近似。
[0134]的导出量,例如N=9时,满足下列条件
[0135]
[0136]
[0137]
[0138]
[0139]
[0140]
[0141]
[0142]
[0143] 均为3维向量,且元素取0或1,用于线性近似中进一步约束
[0144] 因为实际效率小于100%,计算获得的充放电效率一定满足不同时充放电的要求,因此约束pc(t)pd(t)=0,t=1,…,T被省略。
[0145] 效率函数由Con-mean处理。Con-mean表示一组约束,用 表示与效率函数有关系的变量pc(t)、pd(t)、eCAS(t)、eTES(t)、 这些被表示
的变量分别是 关于 或 关于 关于 或 关于 关于 或
关于 关于 或 关于 关于 关于 关于
关于 的加权平均。
[0146] 即Con-mean具体为
[0147]
[0148]
[0149]
[0150]
[0151]
[0152]
[0153]
[0154]
[0155]
[0156]
[0157]
[0158]
[0159] Con-aux规定辅助变量的取值
范围。
[0160] Con-aux可分为四个部分。
[0161] 第一部分表示 各分量非负:
[0162]
[0163]
[0164]
[0165]
[0166] 第二部分表示 元素之和为1,因此它们可以作为加权系数:
[0167]
[0168]
[0169]
[0170]
[0171] 第三部分是 的定义:
[0172]
[0173]
[0174]
[0175]
[0176]
[0177]
[0178]
[0179]
[0180] 第四部分规定 的各分量取值为0或1:
[0181]
[0182] Con-SOS2用于进一步规定 中每个矩阵最多有4个非零元素且它们相邻,使得加权平均算出的 等于所需的函数值。
[0183] Con-SOS2是关于的一组约束,包含八个部分。
[0184] 第一部分是关于 和 的约束:
[0185]
[0186]
[0187]
[0188]
[0189]
[0190]
[0191] 第二部分是关于 和 的约束:
[0192]
[0193]
[0194]
[0195]
[0196]
[0197]
[0198] 第三部分是关于 和 的约束:
[0199]
[0200]
[0201]
[0202]
[0203]
[0204]
[0205] 第四部分是关于 和 的约束:
[0206]
[0207]
[0208]
[0209]
[0210]
[0211]
[0212] 第五部分是关于 和 的约束:
[0213]
[0214]
[0215]
[0216]
[0217]
[0218]
[0219] 第六部分是关于 和 的约束:
[0220]
[0221]
[0222]
[0223]
[0224]
[0225]
[0226] 第七部分是关于 和 的约束:
[0227]
[0228]
[0229]
[0230]
[0231]
[0232]
[0233] 第八部分是关于 和 的约束:
[0234]
[0235]
[0236]
[0237]
[0238]
[0239]
[0240] 步骤S1022、根据混合整数线性规划形式的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。
[0241] 具体地,通过转化获得混合整数线性规划形式的目标模型后,基于混合整数线性规划形式的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求进行计算,确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率pc和pd,作为运营策略。
[0242] 进行计算可以使用求解器,能快速获得计算结果,例如在MATLAB中使用商业求解器GUROBI能在约10秒内获得计算结果。本发明实施例对使用的求解器不作具体限制。
[0243] 本发明实施例通过使用分段线性近似和整数辅助变量的方法,对目标模型进行了合理的简化,将难以求出最优解的非线性压缩空气储能电站控制问题转化成混合整数线性规划问题,从而能快速、有效地确定空气储能电站每个周期的充放电功率,更加简单方便,能更好地满足实际工程需要,具有更强的实用性。
[0244] 图2为根据本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制装置的功能框图。基于上述各实施例的内容,如图2所示,一种压缩空气储能电站的控制装置包括:数据采集模块201和功率确定模块202,其中:
[0245] 数据采集模块201,用于获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;
[0246] 功率确定模块202,用于根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率;
[0247] 其中,目标模型以最大化压缩空气储能电站当前周期的收益为目标,以压缩空气储能电站的参数为约束构建而成。
[0248] 具体地,数据采集模块201获取当前周期的电价曲线和热负荷需求后,功率确定模块202根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率,使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大化。
[0249] 本发明实施例提供的压缩空气储能电站的控制装置,用于执行本发明各实施例提供的压缩空气储能电站的控制方法,压缩空气储能电站的控制装置包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述压缩空气储能电站的控制方法的实施例,此处不再赘述。
[0250] 该压缩空气储能电站的控制装置用于前述各实施例的压缩空气储能电站的控制方法。因此,在前述各实施例中的压缩空气储能电站的控制方法中的描述和定义,可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
[0251] 本发明实施例通过根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定使得压缩空气储能电站当前周期的收益最大的充放电功率,能提高对压缩空气储能电站进行控制的准确性和实用性。
[0252] 图3为根据本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。基于上述实施例的内容,如图3所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340,其中,处理器310,通信接口320,存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储在存储器330上并可在处理器310上运行的计算机程序,以执行上述各实施例提供的方法,例如包括:获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。
[0253] 本发明另一实施例公开一种计算机程序产品,计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,计算机程序包括程序指令,当程序指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。
[0254] 此外,上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0255] 本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取当前周期的电价曲线和热负荷需求;根据预先构建的目标模型及当前周期的电价曲线和热负荷需求,确定压缩空气储能电站当前周期的充放电功率。
[0256] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
[0257] 通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行上述各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
[0258] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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