基于果蠅算法的綜合能源系統容量優化配置研究

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引言

面對清潔高效用能和能源供需結構轉變的需求，綜合能源系統應運而生，其對于推動能源結構轉型、推進我國能源革命具有重要意義。如何從荷端進行容量控制是建設綜合能源系統的首要問題。風電、光伏是目前技術較為成熟且應用較多的新能源電源，清潔環保，但出力不穩定波動大，需要與儲能搭配使用，減小對電網的沖擊，本文綜合能源系統主要針對風光儲的容量進行優化配置研究[1]。

1 綜合能源系統容量優化配置模型

1.1 容量優化配置模型

（1） 判斷風電、光伏經濟性

假設風電運行年數為x年，則運行期間單位風電年NPV為：

其中，P指分時銷售電價，PG為企業購電電價，PS是政府補貼電價；Q1指風電年發電總量，Qs為企業每年的售電電量，k為新能源發電上網率。

假設光伏運行年數為y年，則運行期間電網光伏年NPV為：

（2） 擬合風光出力曲線

若風電經濟、光伏不經濟：輸入企業年用電負荷EL，與風電年出力曲線進行擬合：風電年出力曲線=N wd*P wd（v）

若風電不經濟、光伏經濟：輸入企業年用電負荷EL，與光伏年出力曲線進行擬合：光伏年出力曲線=N pv*P pv（t）

若風電與光伏均經濟：輸入企業年用電負荷EL，與光伏年出力曲線、風電年出力曲線進行擬合。

（3） 根據經濟性選擇最優風光配比

建設期現金流量可表示為：

運營期現金流量可表示為：

現金流出由運行維護成本和購電成本組成，現金流入由上網售電收入和政府補貼組成。

退役期現金流量可表示為：

（4）儲能出力模型如下：

儲能系統主要作用為削峰填谷平滑出力，在此滿足已配置容量光儲出力的穩定性，所以通過與光儲聯合出力曲線的擬合確定儲能容量，需滿足約束：

1.2 基于果蠅算法的求解步驟

果蠅優化算法（FOA）是基于果蠅覓食行為的仿生學原理，開發的一種群體智能優化算法，可以進行全局搜索和全局尋優。具體求解步驟如下：

步驟1：輸入建設地區典型年的氣象環境條件數據，包括輻照強度曲線、光照時間曲線、風速曲線、溫度曲線等；準備使用的風電、光伏設備型號參數等。

步驟2：通過聚類得到離散的全年氣象條件數據，判斷當地風電、光伏建設的經濟性。

步驟3：通過經濟性判定，選擇風光建設組合（共三種），與目標用電曲線進行擬合。

步驟4：進行風電、光伏容量優化配置，使用果蠅算法求解，得出全壽命周期凈現金總流出最小的配比組合。

步驟5：根據已確定風光建設容量，結合入網功率和擬合曲線，求出儲能配置容量[2]。

2 結束語

綜合能源的利用常見形式有多能耦合的綜合能源系統、分布式能源等，本研究通過對綜合能源系統規劃方法進行梳理分析，和建設地區實際情況的研究，最終選擇多階段模型和果蠅優化算法，對綜合能源系統容量優化配置展開研究。

鑒于在部分地區風電或光伏建設并不一定經濟可行，本研究在進行容量配置前首先進行經濟性判斷，為后續計算節約了時間和步驟。