(19)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 202211077101.X (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 福建水口发电集团有限公司 地址 350004 福建省福州市台江区白马南 路333号水口大厦 (72)发明人 吴少将　廖婉莹　王毅　林凯　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 郭东亮　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06N 3/00(2006.01) G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于果蝇算法的多能耦合系统容量配置双 层优化方法 (57)摘要 本发明提出基于果蝇算法的多能耦合系统 容量配置双层优化方法， 包括以下方法： 方法一、 以抽水蓄能电站和蓄电池构成储能系统， 通过减 少储能和放电过程中损失的电能及减少水泵及 水轮机的工作次数来降低投资成本； 方法二、 以 储能系统的投资成本最低为评价函数来建立混 合模型； 在规划模型中嵌入运行过程， 得到双层 规划模型； 方法三、 在双层规划模型的上层规划 中， 以系统在安全稳定的基础上实现综合经济效 益的最大化作为评价函数， 下层规划以直观分析 为依据， 通过分析得到日充 放电策略； 方法四、 基 于果蝇优化算法求解双层规划模 型的配置方案， 并经逐步迭代得到最佳容量配置方案； 本发明能 在安全稳定的基础上实现多能耦合储能系统综 合经济效益的最大化。 权利要求书4页 说明书8页 附图2页 CN 115496341 A 2022.12.20 CN 115496341 A 1.基于果蝇算法的多能耦合系统容 量配置双 层优化方法， 其特 征在于： 包括以下 方法： 方法一、 以抽水蓄能电站和蓄电池构成储能系统， 通过减少储能系统在储能和放电过 程中损失的电能及减少水泵及水轮机的工作次数来降低投资成本； 方法二、 以储能系统的投资成本最低 为评价函数来建立蓄电池及抽水蓄能水电站混合 模型； 设置 混合模型的约束条件， 以储能配置容量作为优化变量； 在规划模型中嵌入运行过 程， 得到双 层规划模型； 方法三、 在双层规划模型的上层规划中， 以系统在安全稳定的基础上实现综合经济效 益的最大化作为评价 函数， 下层规划以直观分析为依据， 通过分析 得到日充放电策略； 方法四、 基于果蝇优化算法求解双层规划模型的配置方案， 并经逐步迭代得到最佳容 量配置方案 。 2.根据权利要求1所述的基于果蝇算法的多能耦合系统容量配置双层优化方法， 其特 征在于： 所述方法二包括以下步骤； 步骤一： 建立抽水蓄能电站模型， 把抽水蓄能电站作为新能源发电的第 一种储能方式， 并以其削峰填谷作用弥补新能源发电不稳定的缺点， 混合模型中的抽水蓄能电站数学模型 由水泵水轮机出力模型组成， 抽水蓄能电站运行在抽水状态时， 水泵转轴上的传递功率 为： 式中， Nr为单位转速， Tm为单位力矩， Dd为转轮直径， Ld为上下游水位差； 步骤二： 用蓄电池作为新能源发电的第二种储能方式， 在混合模型中的蓄电池数学模 型中， 以储能电池的充放电和剩余电量两方面因素进行计算， 公式为； 放电过程： 充电过程： 式中， SOC(t)表示t 时刻储能电池的剩余电量， σ 表示为自放电率， Pc和Pd分别表示为储 能电池的充电功率、 放电功 率， ηc和 ηd分别表示为储能电池的充电效率、 放电效率， Ec表示储 能电池的额定容 量； 步骤三： 混合模型中， 水泵及水轮机总成本的计算公式为： 式中， Mpump为抽水蓄能电站水泵水轮机的数量； Cpump为抽水蓄能电站水泵水轮机的单 价； CREpp为抽水蓄能电站水轮机的替换成本； COMpp为抽水蓄能电站的运维成本； Tpump为抽水 蓄能电站水轮机的寿命周期； r为 折现率； Ta为项目周期； 步骤四： 混合模型中， 蓄电池总成本的计算公式为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115496341 A 2式中Nb为蓄电池的数量； Cb为蓄电池的单价； CREb为单位蓄电池的替换成本； Tb为蓄电池 的寿命周期； COMb为单位蓄电池的运行维护成本； 步骤五： 在混合模型所表述的由抽蓄电站和蓄电池组成的储能系统中， 由抽水蓄能电 站承担不平衡功率中的基本部分， 而蓄电池承担其中的波动部分； 通过减少水泵水轮机的 工作次数来减少储能过程中额外的损失和费用， 并使 得储能系统负荷缺电率LPSP(loss  of  power supply probability)满足要求， 以公式表述 为： 式中Elps表示负荷缺电量， El表示负荷总需求电量； 步骤六： 按储能系统工程中抽蓄电站和蓄电池的工作特性以及多能系统运行指标， 建 立约束条件如下： 式中m为水库水轮机个数， n为蓄电池个数， Ep为上游水库容量， Eb为蓄电池容量， α 为不 平衡功率中基本 部分所占的比例， β 为负荷中重要负荷所占比例。 3.根据权利要求2所述的基于果蝇算法的多能耦合系统容量配置双层优化方法， 其特 征在于： 所述方法三包括以下步骤； 步骤七： 设定上层规划数学模型， 具体为： 优化的目标是系统在安全稳定的基础上实现 综合经济效益的最大化， 其具体的目标函数为： max f(E)＝(Closs+Cs‑Cp,in‑Cp,om)‑(NPCpat+NPCb)    公式八； 其中E为储能配置容量， 属于决策变量； Closs为配置值储能后配电网日节约电能损耗收 入， Cs为储能低蓄高放套利日收入， Cp,in和Cp,om为蓄电池日投资成本和日运行维护成本； 各 个分量的计算如下： Cs＝Cfd‑Ccd    公式九； 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115496341 A 3