2024电工杯A题详细思路代码分析数学建模：园区微电网风光储协调优化配置
题目分析：园区微电网风光储协调优化配置
我们会先给出三个问题总体的分析，最后会详细分析问题一的建模和详细内容。
背景：
园区微电网由风光发电和主电网联合为负荷供电，为了尽量提高风光电量的负荷占比，需配置较高比例的风光发电装机容量。但由于园区负荷与风光发电功率时序不匹配，可能导致弃电问题。配置储能可缓解负荷与风光的时序不匹配问题，减少弃电。配置储能需要考虑投资及其收益。
问题描述：
三个园区微电网独立接入主电网，分别考虑园区独立运营配置储能、联合运营配置储能、风光储协调配置三种场景，进行以下问题的分析：
问题1：各园区独立运营储能配置方案及其经济性分析
- 未配置储能时各园区运行经济性，包括购电量、弃风弃光电量、总供电成本和单位电量平均供电成本，并分析影响其经济性的关键因素。
- 配置50kW/100kWh储能后，制定储能最优运行策略及购电计划，分析各园区运行经济性是否改善，并解释原因。
- 评估50kW/100kWh方案是否最优，如不是，制定各园区最优储能功率、容量配置方案，论证方案的优越性。
问题2：联合园区储能配置方案及其经济性分析
- 未配置储能时联合园区运行经济性，包括总购电量、总弃风弃光电量、总供电成本和单位电量平均供电成本。
- 制定联合园区的总储能最优配置方案，给出储能运行策略及购电计划，分析其经济性。
- 分析园区联合运营相对于独立运营的经济收益及主要影响因素。
问题3：园区风、光、储能的协调配置方案及其经济性分析
- 制定园区未来的风光储协调配置方案，给出方案经济性分析论证报告。
- 条件：三个园区的最大负荷增长50%，且负荷波动特性不变，风电、光伏电源的配置成本分别为3000元/kW、2500元/kW，投资回报期按5年考虑。
- 分别按各园区独立运营、联合运营制定风光储协调配置方案。
- 按全年12个月典型日风光发电功率数据，制定各园区独立运营的风光储协调配置方案，考虑分时电价。
数据文件：
- 附件1：各园区典型日负荷数据
- 附件2：各园区典型日风光发电数据
- 附件3：12个月各园区典型日风光发电数据
分析步骤：
-
数据预处理：
- 从附件1提取各园区典型日负荷数据。
- 从附件2提取各园区典型日风光发电数据。
- 从附件3提取12个月各园区典型日风光发电数据。
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独立运营场景分析：
- 计算未配置储能时的各项指标：购电量、弃风弃光电量、总供电成本和单位电量平均供电成本。
- 配置50kW/100kWh储能后，制定最优运行策略，重新计算经济性指标，并分析结果。
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联合运营场景分析：
- 计算未配置储能时的各项指标：总购电量、总弃风弃光电量、总供电成本和单位电量平均供电成本。
- 制定联合园区储能最优配置方案，重新计算经济性指标，分析结果。
-
协调配置方案分析：
- 考虑未来负荷增长，制定风光储协调配置方案，分析经济性。
- 按全年12个月数据，考虑分时电价，制定独立运营的风光储协调配置方案。
问题一详细内容：
问题一具体分析：各园区独立运营储能配置方案及其经济性分析
背景和目标
目标是分析未配置储能和配置储能时各园区的经济性，并评估储能配置方案的最优性。
分析步骤
- 未配置储能时各园区运行的经济性分析
- 配置50kW/100kWh储能后的经济性分析
- 评估50kW/100kWh方案的最优性并制定最优储能配置方案
步骤1：未配置储能时的经济性分析
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读取负荷数据和发电数据
- 从附件1中提取各园区的负荷数据
- 从附件2中提取各园区的光伏和风电发电数据
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计算各项指标
- 购电量：从主电网购电量 = 最大(负荷 - (光伏发电 + 风电发电), 0)
- 弃风弃光电量：弃电量 = 最大((光伏发电 + 风电发电) - 负荷, 0)
- 总供电成本：总成本 = (购电量 主电网电价) + (光伏发电量 光伏电价) + (风电发电量 风电电价)
- 单位电量平均供电成本：平均成本 = 总供电成本 / 负荷总量
各项指标公式（字母表示）
步骤2：配置50kW/100kWh储能后的经济性分析
-
配置储能后的最优运行策略
- 储能充放电策略：在光伏和风电发电量高于负荷时进行充电，低于负荷时进行放电
- 确定储能设备的充电量和放电量
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计算各项指标
- 充电量和放电量
- 购电量和弃电量
- 总供电成本和单位电量平均供电成本
配置储能后的经济性分析
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充电量：
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放电量：
-
购电量（考虑储能后）：
-
弃风弃光电量（考虑储能后）：
-
总供电成本（考虑储能后）：
-
单位电量平均供电成本（考虑储能后）：
步骤3：评估和优化储能配置方案
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评估50kW/100kWh方案的最优性
- 根据充电量、放电量、购电量、弃电量和经济性指标评估现有方案
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制定最优储能配置方案
- 根据园区的负荷和发电情况，优化储能容量和功率配置
- 比较优化方案和50kW/100kWh方案的经济性
配置50kW/100kWh储能后的经济性分析
总结
- 未配置储能时的经济性分析显示各园区的购电量、弃电量、总供电成本和单位电量平均供电成本。
- 配置50kW/100kWh储能后的经济性分析显示储能方案对各园区的影响，并进行经济性比较。
- 评估储能方案的最优性并制定优化方案。
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