并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法

胡林獻(xiàn)，顧雅云，姚友素

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，哈爾濱　150001）

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并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法

胡林獻(xiàn)，顧雅云，姚友素

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，哈爾濱150001）

摘要：并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)利用風(fēng)、光資源的互補(bǔ)特性，以跟蹤調(diào)度曲線為輸出目標(biāo)。合理配置風(fēng)光儲(chǔ)的容量，既可提高互補(bǔ)系統(tǒng)跟蹤調(diào)度曲線的能力，又能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。以抽水蓄能電站為儲(chǔ)能裝置，借助HOMER軟件將月平均氣象數(shù)據(jù)離散成小時(shí)平均數(shù)據(jù)，基于風(fēng)電、光電的出力模型和互補(bǔ)系統(tǒng)的控制策略，建立了考慮風(fēng)光互補(bǔ)性、風(fēng)光資源利用率、跟蹤調(diào)度曲線等約束，以工程壽命內(nèi)總收益最大為目標(biāo)函數(shù)的容量優(yōu)化配置模型，并提出了一種變步長循環(huán)離散求解方法。算例驗(yàn)證了模型和算法的合理性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)；容量優(yōu)化配置；抽水蓄能電站；數(shù)據(jù)離散；變步長循環(huán)離散法

Project Supported by National High-tech Research and Development Program（863 Program）（2011AA05A105）.

風(fēng)力和光伏發(fā)電易受季節(jié)、地形和氣候等因素的影響，具有隨機(jī)性、間歇性、不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，限制了風(fēng)力和光伏發(fā)電的發(fā)展。而風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)利用風(fēng)能和太陽能在時(shí)間分布上的互補(bǔ)性，能提供較平穩(wěn)輸出，對電網(wǎng)的沖擊相對較小，增加了電網(wǎng)對可再生能源的接納程度[1-2]。

容量優(yōu)化配置在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃階段，根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)、光資源，對風(fēng)光儲(chǔ)的容量進(jìn)行合理配置，既能提高互補(bǔ)系統(tǒng)跟蹤輸出目標(biāo)的能力，還能充分利用風(fēng)光資源的互補(bǔ)性，減少儲(chǔ)能裝置容量，獲得較好經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)包括獨(dú)立型和并網(wǎng)型兩種。對于獨(dú)立風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，目前已有多種容量配置方法，主要可分為單目標(biāo)[3-4]和多目標(biāo)優(yōu)化方法[5-6]。

對于并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置問題，目前研究較少，多參照獨(dú)立型的配置方法，考慮向電網(wǎng)購電約束，以系統(tǒng)成本最小為優(yōu)化目標(biāo)。文獻(xiàn)[7]以棄風(fēng)、棄光損失最小為優(yōu)化目標(biāo)對風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行容量最優(yōu)配置，但沒有考慮成本約束。文獻(xiàn)[8]基于風(fēng)光資源數(shù)據(jù)，估算出風(fēng)、光出力，用圖形觀察法求解風(fēng)光最優(yōu)容量比，但沒有對儲(chǔ)能裝置進(jìn)行容量優(yōu)化，且圖形觀察法求解出的最優(yōu)容量比只是近似解。文獻(xiàn)[9]先由風(fēng)光互補(bǔ)特性約束選擇互補(bǔ)性較好的風(fēng)光組合，采用分時(shí)段優(yōu)化策略確定每一種組合所需蓄電池的容量，由供電可靠性約束和入網(wǎng)功率的波動(dòng)約束確定滿足要求的風(fēng)光蓄組合，最后選取使系統(tǒng)總成本最小的風(fēng)光蓄組合。該方法考慮全面，但分時(shí)段優(yōu)化策略過于復(fù)雜，計(jì)算量大。

以上文獻(xiàn)均以蓄電池為儲(chǔ)能裝置，以離散的蓄電池個(gè)數(shù)為待優(yōu)化變量，系統(tǒng)容量較小，不能滿足大規(guī)模風(fēng)電、光伏發(fā)電的并網(wǎng)要求。本文首先借助HOMER軟件將月平均風(fēng)速和月平均輻射值數(shù)據(jù)離散成小時(shí)平均數(shù)據(jù)，作為風(fēng)、光資源的數(shù)據(jù)源，然后以抽水蓄能電站為儲(chǔ)能裝置，基于風(fēng)電、光電出力模型和互補(bǔ)系統(tǒng)的控制策略，建立了考慮風(fēng)光互補(bǔ)性、風(fēng)光資源利用率、跟蹤調(diào)度曲線等約束，以工程壽命內(nèi)總收益最大為目標(biāo)函數(shù)的容量優(yōu)化配置模型，并針對優(yōu)化變量既有連續(xù)變量，又有離散變量的特點(diǎn)，提出了一種變步長循環(huán)離散求解方法。最后通過算例驗(yàn)證了模型和算法的合理性。

1　并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)

并網(wǎng)型互補(bǔ)系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能裝置、變流器和控制器組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電系統(tǒng)是能量生產(chǎn)部分，儲(chǔ)能裝置起能量調(diào)節(jié)作用，變流器實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，控制器調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置的出力，保證互補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

基于交流匯流母線的并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Structure of the wind-solar complementary power system

并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)以跟蹤調(diào)度曲線為輸出目標(biāo)，控制器的控制策略為每隔一定周期檢測風(fēng)電和光電出力、抽水蓄能狀態(tài)，對比調(diào)度曲線，調(diào)節(jié)風(fēng)、光、儲(chǔ)的出力，使互補(bǔ)系統(tǒng)在任意時(shí)刻都滿足：

式中：Pw（t）、Pp（t）、PL（t）、Pc（t）、Pg（t）分別為t時(shí)刻風(fēng)電出力、光電出力、調(diào)度曲線功率、抽水蓄能出力（發(fā)電為正，抽水為負(fù)）、向電網(wǎng)買電和賣電功率（賣電為正，買電為負(fù)）。

儲(chǔ)能裝置的具體控制策略如下。

1.1風(fēng)電和光電出力不足

風(fēng)電和光電出力和小于調(diào)度曲線，不足的功率ΔPs見式（2），此時(shí)，調(diào)節(jié)抽水蓄能電站為發(fā)電狀態(tài)。

若ΔPs小于抽水蓄能電站t時(shí)刻最大發(fā)電功率Pc1（t），則調(diào)節(jié)抽水蓄能電站出力為

若ΔPs大于Pc1（t），則需向電網(wǎng)買電：

1.2風(fēng)電和光電出力充足

風(fēng)電和光電出力和大于調(diào)度曲線，過剩的功率ΔPb見式（5），此時(shí)，調(diào)節(jié)抽水蓄能電站為抽水狀態(tài)。

若ΔPb小于抽水蓄能電站t時(shí)刻最大抽水功率Pc2（t），則調(diào)節(jié)抽水蓄能電站出力為

若ΔPb大于Pc2（t），則需向電網(wǎng)賣電：

若Pg（t）大于電網(wǎng)能接納的最大賣電功率Pgsmax，則令Pg（t）=Pgsmax，并調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光電陣列的運(yùn)行狀態(tài)，使工作在非最大功率狀態(tài)，互補(bǔ)系統(tǒng)出力和滿足式（1）。

2　風(fēng)、光資源月平均數(shù)據(jù)離散

為提高容量優(yōu)化配置結(jié)果的精度，借助HOMER軟件將月平均風(fēng)速和月平均輻射值數(shù)據(jù)離散成小時(shí)平均數(shù)據(jù)，作為容量優(yōu)化配置的風(fēng)、光資源數(shù)據(jù)源。

2.1月平均風(fēng)速數(shù)據(jù)的離散

先定義4個(gè)參數(shù)。

1）威爾布形狀系數(shù)k：反應(yīng)年風(fēng)速分布的寬度。k越小，風(fēng)速范圍越大，k越大，風(fēng)速范圍越小。

風(fēng)速概率服從威爾布分布，表達(dá)式如下：

式中：v為風(fēng)速；c為威爾布尺度系數(shù)。

2）小時(shí)相關(guān)系數(shù)rk1：反映風(fēng)速與上一小時(shí)風(fēng)速的相關(guān)程度。rk1越大，風(fēng)速序列的波動(dòng)率越小，計(jì)算式如下：

式中：vi為n項(xiàng)風(fēng)速序列；vˉ為風(fēng)速序列的平均值；k1表征風(fēng)速序列的步長，若步長為1 h，則k1=1，若步長為20 min，則k1=3，依此類推。

3）最高風(fēng)速時(shí)刻φ：平均最有可能產(chǎn)生最大風(fēng)速的時(shí)刻。

4）時(shí)間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度δ：反映風(fēng)速與時(shí)間的關(guān)聯(lián)。δ越大，則風(fēng)速變化與時(shí)間變化的關(guān)聯(lián)越明顯。

基于日平均風(fēng)速，用余弦函數(shù)離散一天的風(fēng)速：

式中：Ui為一天中各整點(diǎn)時(shí)刻的風(fēng)速；Uˉ為日平均風(fēng)速；i為各整點(diǎn)時(shí)刻。

已知月平均風(fēng)速，設(shè)置以上4個(gè)參數(shù)就可以將月平均風(fēng)速離散成小時(shí)平均風(fēng)速，具體步驟如下：

S1：根據(jù)式（11），隨機(jī)生成8 760項(xiàng)風(fēng)速序列zi，該序列正態(tài)分布，平均數(shù)為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1：

式中：f（t）為白色噪音函數(shù)，返回一組正態(tài)分布，平均數(shù)為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1的隨機(jī)數(shù)。

S2：令日平均風(fēng)速等于月平均風(fēng)速，由式（10）計(jì)算小時(shí)平均風(fēng)速，形成8 760項(xiàng)風(fēng)速序列v1i。

S3：對風(fēng)速序列v1i進(jìn)行一定概率變化，使生產(chǎn)的新風(fēng)速序列v2i正態(tài)分布且標(biāo)準(zhǔn)差為1。

S4：將序列v2i與zi相加，得到新的風(fēng)速序列v3i。

S5：對風(fēng)速序列v3i進(jìn)行一定概率變化，使風(fēng)速概率滿足威爾布分布，且形狀系數(shù)為設(shè)定值k。

2.2太陽輻射數(shù)據(jù)的離散

利用Graham算法[10-11]將月平均輻射值離散成小時(shí)平均輻射值，具體步驟如下：

S1：晴朗系數(shù)K與水平面輻射量G具有如下關(guān)系：

式中G0為大氣層外某點(diǎn)的水平總輻射。

由式（12），將月平均輻射值轉(zhuǎn)化成月平均晴朗系數(shù)K′t。

S2：由K′t離散合成日平均晴朗系數(shù)Kt，Kt的累計(jì)分布函數(shù)：

式中：erf（）為誤差函數(shù)；χ為高斯隨機(jī)變量。

S3：由Kt離散合成小時(shí)平均晴朗系數(shù)kt，kt的頻率分布函數(shù)：

式中：Γ為Gamma函數(shù)；p和q為分布函數(shù)的參數(shù)；ktu和ktl分別為kt的上限和下限；u為隨機(jī)變量，可表示為u= （kt－ktl）/（ktu－ktl）。

S4：由式（12），將kt轉(zhuǎn)化成小時(shí)平均輻射值。

3　風(fēng)、光出力計(jì)算

3.1風(fēng)電機(jī)組出力計(jì)算

3.1.1風(fēng)速變換

對于風(fēng)電機(jī)組，其實(shí)際風(fēng)速v與實(shí)際輪轂高度H有關(guān)，而我們獲取的風(fēng)速數(shù)據(jù)v0通常是在參考高度H0下測量的。因此，需對風(fēng)速進(jìn)行變換，將實(shí)際測風(fēng)點(diǎn)高度處風(fēng)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度處的風(fēng)速：

式中：α為換算系數(shù)，一般取0.14。

3.1.2風(fēng)電機(jī)組輸出功率函數(shù)

風(fēng)電機(jī)組的輸出功率與風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速小于切入風(fēng)速，風(fēng)速無法正常啟動(dòng)；風(fēng)速大于切出風(fēng)速，風(fēng)機(jī)不能工作需切機(jī)；風(fēng)速大于額定風(fēng)速，小于切出風(fēng)速，風(fēng)電機(jī)組保持額定功率運(yùn)行；風(fēng)速大于切入風(fēng)速，小于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速越大，輸出功率越大。

本文采用最小二乘法對功率曲線進(jìn)行擬合，得到輸出功率的分段函數(shù)關(guān)系：

式中：Pw、PN分別為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出和額定功率；vc、vN、vf分別是風(fēng)機(jī)的切入，額定，切出風(fēng)速。

3.2光伏陣列出力計(jì)算

3.2.1光伏陣列面板的入射輻射量

采用HDKR模型計(jì)算光伏陣列面板入射輻射量：

式中：Gb、Gd分別為水平面輻射量的直射和散射分量；Rb=；θ為光伏面板的太陽入射角、θz為天頂角；Ai為各向異性指數(shù)，Ai=；ρg為地面反射系數(shù)；β為光伏電池面板的傾斜角。

3.2.2光伏陣列出力計(jì)算模型

采用下式計(jì)算光伏陣列出力：

式中：Ppv、Ypv分別為光伏陣列的實(shí)際輸出功率和額定功率；fpv為減額因子；GT、GT，STC分別為光伏陣列面板上的輻射量和標(biāo)準(zhǔn)測試輻射量；αp為溫度影響因子；Tc、Tc，STC分別為光伏陣列實(shí)際溫度和標(biāo)準(zhǔn)測試溫度；G1為光伏陣列受到的太陽輻射值。

若不考慮溫度的影響，則光伏陣列出力為：

4　容量優(yōu)化配置模型

4.1并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)容量優(yōu)化配置原則

并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)首先要滿足電網(wǎng)調(diào)度要求，輸出應(yīng)盡量跟隨調(diào)度曲線。其次，在滿足調(diào)度要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)減少系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行成本，增加總收益。目前，風(fēng)電、光電、抽水蓄能的建設(shè)、運(yùn)行成本、上網(wǎng)電價(jià)各不相同，應(yīng)合理配置各部分的容量，使互補(bǔ)系統(tǒng)在工程壽命內(nèi)總收益最大。最后，互補(bǔ)系統(tǒng)相對于單一能源的發(fā)電系統(tǒng)，如光伏電站，風(fēng)電場等，其優(yōu)勢在于利用了風(fēng)、光資源在時(shí)間上的互補(bǔ)性，因此互補(bǔ)系統(tǒng)容量優(yōu)化配置時(shí)，需充分利用風(fēng)、光資源并體現(xiàn)兩者之間的互補(bǔ)特性。

4.2容量優(yōu)化約束條件

1）建設(shè)用地約束。若互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)用地面積為S，長為L，寬為W，則風(fēng)機(jī)，光伏陣列數(shù)目，抽水蓄能容量需滿足：

式中：Nw、Np、Wc分別是風(fēng)機(jī)，光伏陣列數(shù)目，抽水蓄能容量；d為風(fēng)機(jī)直徑；Sp、?p分別為單個(gè)光伏陣列占地面積，遮陰系數(shù)；Wmax、[ ]分別是抽水蓄能受地形影響的最大容量，取整函數(shù)。

2）風(fēng)光資源利用率約束?；パa(bǔ)系統(tǒng)需充分利用風(fēng)光資源，用風(fēng)光出力和相對于調(diào)度曲線的偏差率D來表征風(fēng)光資源利用情況：

式中：N為采樣數(shù)目，本文以一年為采樣時(shí)間；1 h為采樣間隔，所以N=8 760。

3）風(fēng)光資源互補(bǔ)性束?；パa(bǔ)系統(tǒng)需充分利用風(fēng)光資源在時(shí)間上的互補(bǔ)性，風(fēng)光容量比不宜過大或過?。?/p>

式中：PwN、PpN分別為風(fēng)電機(jī)組、光伏陣列的額定功率；pmin、pmax分別為風(fēng)光容量比的最小值和最大值，基于當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源，根據(jù)文獻(xiàn)[6]的圖形觀察法近似求出互補(bǔ)性最好的風(fēng)光容量比，適當(dāng)放寬范圍即為風(fēng)光容量比的最小值和最大值。

4）向電網(wǎng)買電約束：

式中：pgbmax為向電網(wǎng)買電的最大功率。

5）互補(bǔ)系統(tǒng)的總出力跟蹤調(diào)度曲線約束?；パa(bǔ)系統(tǒng)需盡量跟蹤調(diào)度曲線，即買、賣電功率的波動(dòng)率σ較小，買、賣電總量與調(diào)度曲線總電量的比值f較?。?/p>

4.3容量優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)

以工程壽命內(nèi)互補(bǔ)系統(tǒng)的總收益CZ最大為目標(biāo)函數(shù)，CZ包括初始投資成本Cs，運(yùn)行維護(hù)成本Co，置換成本CR，向電網(wǎng)賣電收益Cgs（包括向電網(wǎng)賣電收益，跟蹤調(diào)度曲線發(fā)電收益）：

式中：Cw、Cp、f1（）分別為風(fēng)機(jī)，光伏陣列的單價(jià)、抽水蓄能成本函數(shù)；Ts、fcr分別為工程壽命和折舊系數(shù)；Cwo、tw、CwR、Cpo、tp、CpR、Cco、tc、CcR分別為風(fēng)機(jī)，光伏陣列，抽水蓄能的單位時(shí)間運(yùn)行成本，運(yùn)行時(shí)間，替換成本；Cdw、Cdp、Cdc分別為風(fēng)電，光電，抽水蓄能的上網(wǎng)電價(jià)。

5　變步長循環(huán)離散求解方法

模型分析：待優(yōu)化變量有風(fēng)機(jī)、光伏陣列數(shù)目和抽水蓄能容量。風(fēng)機(jī)和光伏陣列數(shù)目都是離散整數(shù)，抽水蓄能容量雖然連續(xù)，但可以以一定步長離散來簡化求解過程。本文設(shè)計(jì)變步長循環(huán)離散法求解：

S1：根據(jù)建設(shè)面積約束，確定風(fēng)機(jī)、光伏陣列最大數(shù)目，確定抽水蓄能最大容量，并以較大步長h1離散。

S2：由風(fēng)光資源互補(bǔ)性約束，從S1的結(jié)果中篩選出可行的風(fēng)機(jī)、光伏陣列數(shù)目組。

S3：依據(jù)HOMER離散的風(fēng)、光資源小時(shí)平均數(shù)據(jù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率函數(shù)，光伏陣列的出力模型，計(jì)算出風(fēng)機(jī)群和光伏陣列組的出力和，對比調(diào)度曲線，從S2的結(jié)果中篩選滿足風(fēng)光資源利用率約束的風(fēng)機(jī)、光伏陣列數(shù)目組。

S4：對S3篩選出的風(fēng)機(jī)、光伏數(shù)目組，分別加上離散的抽水蓄能容量組，根據(jù)互補(bǔ)系統(tǒng)控制策略，調(diào)節(jié)風(fēng)、光、儲(chǔ)出力和向電網(wǎng)買、賣電功率，篩選滿足向電網(wǎng)買電約束和互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)際出力跟蹤調(diào)度曲線約束的風(fēng)機(jī)、光伏陣列、抽水儲(chǔ)能容量組。

S5：對S4篩選出的風(fēng)機(jī)，光伏陣列，抽水蓄能容量組，計(jì)算互補(bǔ)系統(tǒng)總收益，選擇總收益最大的風(fēng)機(jī)，光伏陣列，抽水蓄能容量組。

S6：對S5選擇出的容量組（Nw，Np，Wc），擴(kuò)大抽水蓄能的選擇范圍為Wc－h(huán)～Wc+h（h為上次離散的步長），并以較小步長離散h2，跳轉(zhuǎn)到S4。

6　算例分析

某地地理位置為東經(jīng)116°58′，北緯45°40′。該地的氣象數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)Tab. 1 Local climatic data

根據(jù)前文所述風(fēng)、光資源月平均數(shù)據(jù)離散方法，借助HOMER軟件，將表1的月平均數(shù)據(jù)離散得到風(fēng)、光資源的小時(shí)平均數(shù)據(jù)如圖2和圖3所示，調(diào)度曲線（平均功率為21 MW，峰值功率為46 MW）如圖4所示。

圖2　年風(fēng)速數(shù)據(jù)Fig. 2 A year’s wind speed data

圖3　年光強(qiáng)數(shù)據(jù)Fig. 3 A year’s light intensity data

選擇風(fēng)機(jī)額定容量1.5 MW、單價(jià)325萬元，光伏陣列額定容量0.5 MW、單價(jià)為600萬元，光電的上網(wǎng)電價(jià)為1元/kW·h，風(fēng)電的上網(wǎng)電價(jià)為0.6元/kW·h，水電的上網(wǎng)電機(jī)為0.45元/kW·h。容量優(yōu)化配置結(jié)果為：13臺風(fēng)機(jī)，9 MW光伏陣列，9 050 kW·h的抽水蓄能。

圖4　年調(diào)度曲線Fig. 4 A year’s dispatch curve

圖5為最優(yōu)容量配置下，風(fēng)光出力之和與調(diào)度曲線的對比，圖6為最優(yōu)容量配置下，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)出力和與調(diào)度曲線的對比，x軸均為550 h。

圖5　風(fēng)光出力和與調(diào)度曲線Fig. 5 Comparison chart between output of wind/solar and dispatch curve

圖6　互補(bǔ)系統(tǒng)出力和與調(diào)度曲線Fig. 6 Comparison chart between output of wind-solar complementary power system and dispatch curve

由圖5和圖6知，最優(yōu)配置下，風(fēng)光的出力和與調(diào)度曲線的變化趨勢大致相同，能一定程度跟蹤調(diào)度曲線，風(fēng)、光資源的利用率較高，加上儲(chǔ)能裝置后，互補(bǔ)系統(tǒng)能更好地跟蹤調(diào)度曲線。

7　結(jié)論

1）論文建立了以抽水蓄能電站為儲(chǔ)能裝置、以工程壽命內(nèi)總收益最大為目標(biāo)函數(shù)的并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)容量優(yōu)化配置模型，充分考慮了風(fēng)光互補(bǔ)性及風(fēng)光資源利用率，適用于大規(guī)模風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃。

2）提出一種變步長循環(huán)離散算法，它能較好求解以連續(xù)的抽水蓄能容量為優(yōu)化變量的容量優(yōu)化模型。

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胡林獻(xiàn)（1966—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)楦邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)運(yùn)行與控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制、發(fā)電廠過程自動(dòng)化；

顧雅云（1991—），女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)轱L(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)；

姚友素（1992—），男，本科，主要研究方向?yàn)轱L(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置。

（編輯徐花榮）

Optimal Capacity Configuration Method for Grid-Connected Wind-Solar Complementary Power System

HU Linxian，GU Yayun，YAO Yousu
（College of Electrical Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，Heilongjiang，China）

ABSTRACT：The grid-connected wind-solar complementary power system takes full advantage of complementary characteristics of wind/solar，and the output target is to track the dispatch curve maximally. The reasonable configuration of the wind/solar/ storage capacity can not only improve the ability of wind-solar complementary power system's output tracking dispatch curve，but also obtain good economic benefits. This paper takes the pumped storage station as the energy store device，and discretizes the monthly mean climatic data to the hourly mean data by using HOMER. Based on output models of wind power，solar power and dispatch strategies，an optimal capacity configuration model is established，which takes the maximum total income in its life cycle as optimization objective and is constrained by complementary characteristics of wind/solar，resource utilization of wind/solar，output tracking dispatch curve and so on. Furthermore，a method named cyclic discretization on variable step size is proposed to solve this model. The reasonableness of the proposed model and solving method are verified by case study results.

KEY WORDS：wind-solar complementary power system；optimal capacity configuration；pumped storage station；data discretization；cyclic discretization on variable step size

作者簡介：

收稿日期：2014-05-13。

基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）（2011AA05A105）。

文章編號：1674- 3814（2016）03- 0120- 07

中圖分類號：TM61

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A