(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111620355.7 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 中国电力工程顾问集团西北电力设 计院有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新 技术产业 开发区团结南路2 2号 申请人 国网青海省电力公司经济技 术研究 院　 国网青海省电力公司 (72)发明人 冯斌　梁国勇　刘飞　刘联涛　 王磊　李富春　张祥成　王昭　 田旭　杨攀峰　张桂红　张海宁　 王世斌　李积泰　许德操　彭飞　 陶昕　张君　省天骄　范瑞铭　(74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 贺小停 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/46(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种并网型风光储系统多目标容量优化配 置方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种并网型风光储系统多目 标容量优化配置方法及系统， 方法包括建立了以 系统费用效益比最小和系统输出功率波动最小 为目标函数的多目标优化配置模 型， 在考虑系统 总投资、 建设用地面积、 系统功率平衡等约束条 件下， 计及储能寿命损耗， 采用多目标粒子群算 法求解帕累托前沿解集， 然后采用熵权法对不同 目标函数的权重进行定量评估， 最后根据权重系 数确定出综合目标函数最优所对应的风光储容 量配置方案。 本方法兼顾项目建设经济性和系统 并网友好性， 并计及储能运行寿命损耗等实际因 素， 有助于节省项目投资， 平抑风光电源出力波 动， 在新能源电站规划设计阶段有一定的参考和 应用价值。 权利要求书4页 说明书12页 附图3页 CN 114362153 A 2022.04.15 CN 114362153 A 1.一种并 网型风光储系统多目标容 量优化配置方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于项目建设所在地的风电、 光伏 的资源出力特性， 以风电、 光伏、 储能容量为决策变 量， 建立了系统费用效益比最小和系统输出功 率波动最小为目标函数的多目标优化配置模 型； 在考虑系统总投资、 建设用地面积、 系统功率平衡等约束条件下， 计及储能寿命损耗， 基于多目标优化配置模型， 采用多目标 粒子群算法求 解帕累托前沿解 集； 采用熵权法对不同子目标函数对应的权重系数进行定量评估， 根据权重系数计算得出 总目标函数； 在帕累托前沿解集中以总目标函数最优确定出所对应的风光储容量配置方 案。 2.根据权利要求1所述的并网型风光储系统多目标容量优化配置方法， 其特征在于， 在 考虑系统总投资、 建设用地面积、 系统功率平衡等约束条件下， 计及储能寿命损耗， 采用多 目标粒子群算法求 解帕累托前沿解 集， 具体包括： 获取所需的基础数据， 包括项目所在地的风电、 光伏8760h出力特性， 各类电源的初始 投资， 年运行维护费率， 储能电站的残值系数， 储能电池的放电深度与最大循环次数等； 以项目建设总投资、 建设用地、 储能最大功率和最大时长为约束条件， 随机生成初始的 风光储容量配置方案组； 按照初始的风光储容量配置方案组进行全年8760h电力系统生产模拟计算， 得到风电、 光伏、 储能年发电量以及储 能充放电SOC曲线， 并根据储能SOC曲线计算得出储能的等效运 行寿命指标； 以风光储系统费用效益比最小和系统输出功率波动 最小为适应度函数， 更新当前风光 储容量优化配置方案组， 并重新进行全年876 0h电力系统生产模拟计算； 经过反复迭代， 达到设置的精度要求或达到迭代的最大次数， 输出风光储容量优化配 置帕累托前沿解 集。 3.根据权利要求2所述的并网型风光储系统多目标容量优化配置方法， 其特征在于， 储 能电池的充放电模型如下： 当[t‑1,t]时段， PESS>0， 储能电池处于充电状态时， 则t时刻电池的SOC为： 当[t‑1,t]时段， PES S＜0， 储能电池处于放电状态时， 则t时刻电池的SOC为 当[t‑1,t]时段， PESS＝0， 储能电池维持原有状态， 则t时刻电池的SOC为： SOC(t)＝(1 ‑δ )·SOC(t‑1)                  (3) 其中， SOC(t)为t时刻储能电池荷电状态值， δ为储能电池的自放电率， pESS(t)为t时刻 电池的充放电功率， 充电时为正， 放电时为负； ηc和 ηd分别为电池的充电和放电效率， EESS为 储能电池的额定容 量。 4.根据权利要求2所述的并网型风光储系统多目标容量优化配置方法， 其特征在于， 所 述风光储发电系统费用效益比最小为 适应度函数的计算公式为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114362153 A 2式中， EPV和EWT为光伏和风电年发电量收益， EESS为储能年发电量收益； CIN为电站的初设 投资成本， COM为电站的年运 行维护成本， CREP为储能达到循环 寿命后置换成本， CREC为电站的 达到设计寿命后的残值； 其中， 风电、 光伏、 储能年成本费用具体 计算公式为： COM＝ μPVCIN‑PV+ μWTCIN‑WT+ μESSCIN‑ESS                 (6) CREP＝ δESSCIN‑ESS                                  (7) CREC＝ λPVCIN‑PV+λWTCIN‑WT+λESSCIN‑ESS                (8) 式中， fDR为等年值系数， r为准基折现率， m为电源设计运行寿命， 光伏和风电按设计运 行寿命考虑， 储 能根据运行等效寿命计算后确 定； CIN‑PV、 CIN‑WT、 CIN‑ESS分别对应光伏、 风电、 储能的初设投资成本； μPV、 μWT、 μESS分别为光伏、 风电和储能的年运行维护费用系数； δESS为 储能电站的置换成本系数； λPV、 λWT、 λESS分别为光伏、 风电和储能的残值系数。 5.根据权利要求2所述的并网型风光储系统多目标容量优化配置方法， 其特征在于， 所 述系统输出功率波动最小为 适应度函数的计算公式为： 式中， PWT(t)、 PPV(t)、 PESS(t)分别为t时刻风电、 光伏、 储能出力； 分别为风电和光伏全 年8760h出力的平均值。 6.根据权利要求2所述的并网型风光储系统多目标容量优化配置方法， 其特征在于， 所 述根据储能SOC曲线计算储能的等效运行寿命的计算 流程为： 获取电池厂 商提供的放电深度DOD与最大循环次数N之间的实验数据； 根据实验测得数据， 利用Matlab工具箱进行数据拟合， 得到拟合后的充放电深度D OD与 最大循环次数N的函数关系式； 利用雨流计数法提取出时间周期T内所有有 效充放电循环并计算出各循环所对应的放 电深度DOD； 根据拟合后的充放电深度D OD所与最大循环次数N的函数关系式计算出DOD所对应的最 大循环次数N； 将N折算到满充满放条件下的等效循环次数N ’， 然后进行累加得到等效总循环次数 Nsum；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114362153 A 3