本發(fā)明涉及新能源配置管理，具體為基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)是通過(guò)整合太陽(yáng)能發(fā)電、儲(chǔ)能裝置和電力調(diào)配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高效能源利用。太陽(yáng)能作為主要能源，通過(guò)光伏組件轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)能系統(tǒng)平衡供需，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，智能電力調(diào)配優(yōu)化能源流動(dòng)，減少浪費(fèi)。不僅提高了可再生能源的利用率，還顯著降低了碳排放量，為可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。通過(guò)科學(xué)配置光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，并采用運(yùn)籌學(xué)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法得到“削峰填谷”最優(yōu)策略，能夠確保企業(yè)電網(wǎng)用電負(fù)荷在正常負(fù)載范圍內(nèi)，同步有效的降低基本電價(jià)和電量電價(jià)。

2、目前，傳統(tǒng)基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)難以確保電力供應(yīng)的兼容性和穩(wěn)定性，電能存儲(chǔ)和再次轉(zhuǎn)換的過(guò)程中的能量損失，導(dǎo)致成本過(guò)高，缺乏先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整配置策略以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件和市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)，具備全面分析兼容度高、智能配置靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)難以確保電力供應(yīng)的兼容性和穩(wěn)定性，成本過(guò)高，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整配置策略的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)，包括多維采集模塊和智能配置模塊；

3、所述新能源系統(tǒng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電網(wǎng)和生產(chǎn)工廠組成，所述多維采集模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接新能源系統(tǒng)，獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并按照數(shù)據(jù)功能劃分為優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)和已知量；

4、所述智能配置模塊設(shè)置有優(yōu)化模型，再結(jié)合優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)和已知量，分析生成第一約束條件、第二約束條件、第三約束條件、第四約束條件和目標(biāo)函數(shù)，所述優(yōu)化模型根據(jù)第一約束條件、第二約束條件、第三約束條件、第四約束條件和目標(biāo)函數(shù)，分析生成最優(yōu)光伏容量、最優(yōu)儲(chǔ)能容量、最優(yōu)充放功率和最優(yōu)充放電量的配置方案。

5、優(yōu)選的，所述優(yōu)化變量包括光伏發(fā)電系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)電功率、光伏裝機(jī)容量、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量和儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率；

6、其中，光伏裝機(jī)容量的表達(dá)式為：

7、??????????（2.1）

8、公式中，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際輸出的最大功率應(yīng)為裝機(jī)容量的80%。

9、優(yōu)選的，所述中間變量包括光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)的功率、光伏發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)供電給生產(chǎn)工廠時(shí)的功率、光伏發(fā)電系統(tǒng)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率、從電網(wǎng)購(gòu)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率、從電網(wǎng)購(gòu)電給生產(chǎn)工廠供電時(shí)的功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)供電給生產(chǎn)工廠使用時(shí)的有效功率。

10、優(yōu)選的，所述常值函數(shù)包括生產(chǎn)工廠用電負(fù)荷函數(shù)、單位裝機(jī)容量的光伏發(fā)電出力函數(shù)和分時(shí)電費(fèi)計(jì)價(jià)函數(shù)，所述已知量為企業(yè)現(xiàn)有變壓器容量。

11、優(yōu)選的，所述第一約束條件的分析流程如下：

12、s11、根據(jù)光伏裝機(jī)容量，計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)電功率，其表達(dá)式為：

13、?????????????????（5.1）

14、公式中，表示企業(yè)裝機(jī)容量與單位裝機(jī)容量下光伏發(fā)電出力函數(shù)的乘積；

15、????????（5.2）

16、公式中，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)供電給生產(chǎn)工廠時(shí)的功率、光伏發(fā)電系統(tǒng)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率和光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)的功率的總和；

17、s12、由于光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際輸出的最大功率應(yīng)為裝機(jī)容量的80%，分析得到光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際輸出的最大功率為：

18、??????????（5.3）

19、s13、根據(jù)從電網(wǎng)購(gòu)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率和從電網(wǎng)購(gòu)電給生產(chǎn)工廠供電時(shí)的功率，計(jì)算電網(wǎng)供電功率，其表達(dá)式為：

20、?????????????（5.4）

21、??????????????????（5.5）

22、s14、根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)供電給生產(chǎn)工廠時(shí)的功率、從電網(wǎng)購(gòu)電給生產(chǎn)工廠供電時(shí)的功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)供電給生產(chǎn)工廠使用時(shí)的有效功率，計(jì)算生產(chǎn)工廠的用電負(fù)荷，其表達(dá)式為：

23、????????（5.6）

24、s15、根據(jù)上述公式（5.2）和（5.6），得到的約束不等式為：

25、?????????????（5.7）

26、?????????????（5.8）

27、由于儲(chǔ)能系統(tǒng)所有時(shí)間點(diǎn)的充放電功率都不能超過(guò)額定的最大充放電功率，分析得到的約束不等式為：

28、+????????????（5.9）

29、???????????????????（5.10）

30、s16、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電過(guò)程中，在時(shí)刻的實(shí)時(shí)電量應(yīng)滿足：

31、（5.11）

32、公式中，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)在前1小時(shí)的總電量與當(dāng)前1小時(shí)內(nèi)充放電量的總和，其中，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電效率，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率；

33、由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)電量應(yīng)維持在儲(chǔ)能系統(tǒng)額定的容量范圍之內(nèi)，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電過(guò)程中，在時(shí)刻的實(shí)時(shí)電量應(yīng)滿足：

34、 ?????????????????（5.12）

35、將公式（5.11）代入公式（5.12），得到的約束不等式即為第一約束條件：

36、（5.13）

37、優(yōu)選的，所述第二約束條件的分析流程如下：

38、由于儲(chǔ)能系統(tǒng)不能同時(shí)進(jìn)行充放電操作，且不能同時(shí)通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)充電，分析得到的第二約束條件為：

39、 ??????????????（6.1）

40、 ??????????????（6.2）

41、 ??????????????（6.3）

42、優(yōu)選的，所述第三約束條件的分析流程如下：

43、將儲(chǔ)能系統(tǒng)每天結(jié)束時(shí)的電池電量設(shè)置為0，則表示儲(chǔ)能系統(tǒng)每天的總充電量等于總放電量，分析得到的第三約束條件為：

44、 ????（7.1）

45、優(yōu)選的，所述第四約束條件包括：

46、光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤光伏發(fā)電系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)電功率，其表達(dá)式為：

47、 ?????????????（8.1）

48、光伏發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)供電給生產(chǎn)工廠時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤光伏發(fā)電系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)電功率，其表達(dá)式為：

49、 ?????????????（8.2）

50、光伏發(fā)電系統(tǒng)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤光伏發(fā)電系統(tǒng)在時(shí)刻的發(fā)電功率，其表達(dá)式為：

51、 ?????????????（8.3）

52、從電網(wǎng)購(gòu)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤電網(wǎng)供電功率，其表達(dá)式為：

53、 ?????????????（8.4）

54、從電網(wǎng)購(gòu)電給生產(chǎn)工廠供電時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤電網(wǎng)供電功率，其表達(dá)式為：

55、 ?????????????（8.5）

56、儲(chǔ)能系統(tǒng)供電給生產(chǎn)工廠使用時(shí)的有效功率應(yīng)≥0，且≤儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率，其表達(dá)式為：

57、 ?????????????（8.6）

58、光伏發(fā)電系統(tǒng)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率，其表達(dá)式為：

59、 ?????????????（8.7）

60、從電網(wǎng)購(gòu)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)的功率應(yīng)≥0，且≤儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率，其表達(dá)式為：

61、 ?????????????（8.8）

62、儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率應(yīng)≥0，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量應(yīng)≥0，光伏裝機(jī)容量應(yīng)≥0，其表達(dá)式為：

63、 ； ???????????（8.9）

64、優(yōu)選的，所述目標(biāo)函數(shù)的分析流程如下：

65、s21、根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本、儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)成本、變壓器容量升級(jí)成本和補(bǔ)貼收益，計(jì)算建設(shè)新能源系統(tǒng)的綜合成本，其計(jì)算公式如下：

66、 ?????????（9.1）

67、s22、根據(jù)新能源系統(tǒng)光伏出力給生產(chǎn)工廠所節(jié)省的電費(fèi)、新能源系統(tǒng)光伏出力給儲(chǔ)能系統(tǒng)所節(jié)省的電費(fèi)、新能源系統(tǒng)光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)獲得的電費(fèi)收益、儲(chǔ)能系統(tǒng)的電費(fèi)差額和日常維護(hù)費(fèi)用，計(jì)算新能源系統(tǒng)的一年日常運(yùn)作凈收益，其計(jì)算公式如下：

68、

69、s23、根據(jù)建設(shè)新能源系統(tǒng)的綜合成本和新能源系統(tǒng)的一年日常運(yùn)作凈收益，計(jì)算新能源系統(tǒng)的建設(shè)回本周期，其計(jì)算公式如下：

70、 ?????????????????????（9.2）

71、s24、根據(jù)上述公式（9.2），得到優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

72、 ?????????????????????（9.3）

73、s25、優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)中，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本與光伏裝機(jī)容量之間應(yīng)為正比關(guān)系，其表達(dá)式為：

74、 ?????????????????（9.4）

75、公式中，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)中，單位裝機(jī)容量的建設(shè)成本；

76、儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)成本與儲(chǔ)能系統(tǒng)容量之間應(yīng)為正比關(guān)系，且儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)成本與儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率之間應(yīng)為正比關(guān)系，其表達(dá)式為：

77、 ???????????（9.5）

78、公式中，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)中，單位裝機(jī)容量的建設(shè)成本，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)中，單位充放電功率的建設(shè)費(fèi)用；

79、變壓器容量升級(jí)成本與升級(jí)容量之間應(yīng)為正比關(guān)系，其表達(dá)式為：

80、 ?????????????????（9.6）

81、公式中，表示變壓器單位容量的升級(jí)費(fèi)用；

82、補(bǔ)貼收益的表達(dá)式為：

83、 ?????（9.7）

84、公式中，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)中，單位發(fā)電量的補(bǔ)貼收益，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)中，單位裝機(jī)容量的補(bǔ)貼收益，表示光伏補(bǔ)貼年限，表示一年的小時(shí)數(shù)；

85、s26、根據(jù)上述公式（9.1）、公式（9.4）、公式（9.5）、公式（9.6）和公式（9.7），得到整式為：

86、

87、由于新能源系統(tǒng)光伏出力給生產(chǎn)工廠所節(jié)省的電費(fèi)、新能源系統(tǒng)光伏出力給儲(chǔ)能系統(tǒng)所節(jié)省的電費(fèi)和新能源系統(tǒng)光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)獲得的電費(fèi)收益均按照單位電價(jià)與電量的乘積計(jì)算得到，所以新能源系統(tǒng)光伏出力給生產(chǎn)工廠所節(jié)省的電費(fèi)、新能源系統(tǒng)光伏出力給儲(chǔ)能系統(tǒng)所節(jié)省的電費(fèi)和新能源系統(tǒng)光伏余電并入電網(wǎng)時(shí)獲得的電費(fèi)收益的表達(dá)式為：

88、 ???????（9.8）

89、 ???????（9.9）

90、 ????????（9.10）

91、由于儲(chǔ)能系統(tǒng)放電時(shí)所節(jié)省的電費(fèi)和充電時(shí)所花費(fèi)的電費(fèi)的差額，即為儲(chǔ)能系統(tǒng)的電費(fèi)差額，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的電費(fèi)差額表達(dá)式為：

92、

93、由于日常維護(hù)費(fèi)用是基于光伏裝機(jī)容量的一次函數(shù)，得到的日常維護(hù)費(fèi)用表達(dá)式為：

94、 ???????????（9.11）

95、公式中，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位日常維護(hù)費(fèi)用，表示儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位日常維護(hù)費(fèi)用，表示光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)共同的日常維護(hù)費(fèi)用；

96、根據(jù)上述公式（9.8）、公式（9.9）、公式（9.10）、公式（9.11）和儲(chǔ)能系統(tǒng)的電費(fèi)差額，得到新能源系統(tǒng)一年日常運(yùn)作凈收益的整式為：

97、

98、優(yōu)選的，所述優(yōu)化模型的求解流程如下：

99、s31、將優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)、約束條件和目標(biāo)函數(shù)依次進(jìn)行離散化處理；

100、 ????????（10.1）

101、公式中，表示每15分鐘采集一次新能源系統(tǒng)光伏出力給生產(chǎn)工廠所節(jié)省的電費(fèi)，一年共有個(gè)離散數(shù)值；

102、s32、將離散化處理后的優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)、約束條件和目標(biāo)函數(shù)輸入優(yōu)化模型，生成滿足第一約束條件、第二約束條件、第三約束條件和第四約束條件的初始值；

103、s33、通過(guò)matlab中優(yōu)化函數(shù)fmincon進(jìn)行優(yōu)化迭代，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的最小值，若計(jì)算結(jié)果為最小值，生成最優(yōu)光伏容量、最優(yōu)儲(chǔ)能容量、最優(yōu)充放功率和最優(yōu)充放電量的配置方案，若計(jì)算結(jié)果并非最小值，重新s32的計(jì)算流程，直至計(jì)算結(jié)果為最小值。

104、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了基于光、儲(chǔ)、電組合的新能源配置系統(tǒng)，具備以下有益效果：

105、1、本發(fā)明通過(guò)多維采集模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接新能源系統(tǒng)，獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并按照數(shù)據(jù)功能劃分為優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)和已知量，中間變量的合理分配是光伏儲(chǔ)能構(gòu)成的新能源配置系統(tǒng)利益最大化的關(guān)鍵點(diǎn)，智能配置模塊設(shè)置有優(yōu)化模型，用于分析光伏儲(chǔ)能新能源系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯，從而確定該系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的各類變量及其相互關(guān)系，結(jié)合優(yōu)化變量、中間變量、常值函數(shù)和已知量，綜合考慮光伏系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)初始投資成本、系統(tǒng)維護(hù)成本、政府光伏發(fā)電補(bǔ)貼、電網(wǎng)銷售電價(jià)計(jì)費(fèi)規(guī)則、光伏并網(wǎng)電價(jià)、寧波光伏出力預(yù)測(cè)情況以及相關(guān)工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷預(yù)測(cè)情況等因素，分析生成第一約束條件、第二約束條件、第三約束條件、第四約束條件和目標(biāo)函數(shù)，全面分析兼容度高。

106、2、本發(fā)明通過(guò)智能配置模塊將第一約束條件、第二約束條件、第三約束條件、第四約束條件和目標(biāo)函數(shù)代入優(yōu)化模型，再結(jié)合matlab中優(yōu)化函數(shù)fmincon進(jìn)行優(yōu)化迭代，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的最小值，若計(jì)算結(jié)果為最小值，生成最優(yōu)光伏容量、最優(yōu)儲(chǔ)能容量、最優(yōu)充放功率和最優(yōu)充放電量的配置方案，智能配置靈活度高。