有效
一种分布式储能优化配置方法、系统、终端和存储介质
冯浩洋、潘峰、杨雨瑶、党三磊、马键、孟庆亮
广东电网有限责任公司
摘要
本发明公开了一种分布式储能优化配置方法、系统、终端和存储介质,包括:进行电网初始潮流计算,确定系统初始运行状态,计算节点电压综合灵敏度,并按大小进行排序;取经灵敏度指标排序后的前n%节点作为电网储能安装节点集合;构建含分布式光伏的配电网储能优化配置模型;采用场景法考虑光伏随机波动对于分布式储能优化配置结果的影响;设定储能计划安装个数,根据优化配置模型计算储能安装位置及策略,输出储能优化配置结果以及对应储能运行策略结果。本发明不仅能够在改善节点电压波动的同时降低了储能优化配置问题的求解规模,并提高了储能优化配置及运行问题的寻优速度,还能规避光伏出力不确定性对分布式储能优化配置结果带来的影响。
1.一种分布式储能优化配置方法,其特征在于,包括:S1、对目标区域电网进行初始潮流计算,并根据所述计算结果,获得目标区域电网的初始运行状态;S2、根据所述目标区域电网的初始运行状态和灵敏度分析方法,计算所述目标区域电网中每个节点的节点电压的综合灵敏度;并将所述每个节点按照节点电压的综合灵敏度从大到小排序,构成一个排序好的节点集合;S3、根据预设的安装比例n%,从所述节点集合中选取前n%作为配电网储能装置安装节点集合;S4、构建含分布式光伏的配电网储能优化配置模型,并采用场景法分析光伏随机波动对所述配电网储能优化配置模型的影响;所述构建含分布式光伏的配电网储能优化配置模型,包括:计算配电网电压波动和配电网成本,其中,所述配电网成本包括:网损成本、购电成本、储能成本;根据所述配电网电压波动和配电网成本,构建的含光伏的分布式储能优化配置模型的目标函数;所述计算配电网电压波动,采用如下计算公式:式中,f V 表示配电网电压波动总和;ΔV d 表示电压波动总和;V i.t 表示节点i第t时刻的节点电压,V i,ref 表示节点i的基准电压;所述计算配电网成本,采用如下计算公式:f C =C loss +C grid +C ess式中,f C 为配电网总成本,C loss 为网损成本,C grid 为购电成本,C ess 为储能成本;其中,所述网损成本,采用如下计算公式:式中,P loss,t 表示配电网在时刻t下的有功损耗,c loss 表示单位电量有功损耗费用;△t为时间间隔,N表示电网负荷节点集合,是电网节点集合E的子集;P loss 表示配电网的有功损耗;P grid,t 表示时刻t上级电网注入配电网的总有功功率,对于任意(i,j)∈E, 和 分别为负荷和光伏的注入有功功率, 表示储能充电功率和储能放电功率,S PV 表示光伏安装节点的集合,S ES 表示储能安装节点的集合;所述购电成本,采用如下计算公式:式中,c grid,t 表示时刻t单位电量购电费用;所述储能成本,采用如下计算公式:式中,C s 、C m 分别表示储能运行成本和维护成本;c ess,s 、c ess,m 分别表示单位电量储能运行和维护费用;所述根据所述配电网电压波动和配电网成本,构建的含光伏的分布式储能优化配置模型的目标函数,采用如下计算公式:α+β=1式中,α和β表示目标函数的权重系数,f V,ini 表示没有安装储能时配电网初始电压波动总和;f C,ini 表示没有安装储能时配电网初始总成本总和;所述采用场景法分析光伏随机波动对所述配电网储能优化配置模型的影响,包括:误差场景约束条件和场景转移约束条件,其中,所述误差场景约束条件采用如下计算公式:minF(x 0 )式中,x 0 表示预测场景下的变量;F(x 0 )表示预测场景下的目标函数;S表示误差场景,sc为S内任一误差场景;x sc 表示误差场景sc下的变量;h 0 (x 0 )、g 0 (x 0 )分别表示预测场景下等式和不等式约束;h sc (x sc )、g sc (x sc )分别表示误差场景sc下等式和不等式约束;所述场景转移约束条件,包括充放电功率转移约束和上级电网购电功率转移约束条件,其中,所述充放电功率转移约束条件,采用如下计算公式:所述上级电网购电功率转移约束条件,采用如下计算公式:式中, 表示误差场景sc下储能充电功率和储能放电功率, 表示在t时段内可调整的最大储能充、放电功率,P grid,t,sc 表示误差场景sc下上级电网注入配电网的总有功功率,△P grid,t 表示在t时段内可调整的最大上级电网注入有功功率;S5、根据所述配电网储能优化配置模型,计算储能装置安装位置及策略,获得储能优化配置结果及对应储能策略结果。
2.根据权利要求1所述的分布式储能优化配置方法,其特征在于,所述根据所述目标区域电网的初始运行状态和灵敏度分析方法,计算所述目标区域电网中每个节点的节点电压的综合灵敏度,包括:根据所述目标区域电网的初始运行状态和灵敏度分析方法,分别计算目标区域电网中每个节点的功率变化和电压波动程度;根据所述功率变化和电压波动程度,获得每个节点电压的综合灵敏度。
3.根据权利要求2所述分布式储能优化配置方法,其特征在于,所述计算目标区域电网中每个节点的功率变化,采用如下计算公式:式中,Q i,g 表示节点i功率变化对任一配电网节点电压影响程度的灵敏度指标,P i 、Q i 表示节点i的有功功率和无功功率,ΔP i 、ΔQ i 表示节点i的节点有功功率和无功功率的变化,V g 表示节点g的节点电压,E表示电网节点集合,节点g表示电网节点集合内任一电网节点;所述计算目标区域电网中每个节点的电压波动程度,采用如下计算公式:式中,k i 为电压偏离程度指标,V i.t 表示节点i第t时刻的节点电压,V i,ref 表示节点i的基准电压;所述根据所述功率变化和电压波动程度,获得每个节点电压的综合灵敏度,采用如下计算公式:式中,L i 为节点i的节点电压综合灵敏度指标。
4.根据权利要求1的分布式储能优化配置方法,其特征在于,所述配电网储能优化配置模型,包括如下约束条件:功率平衡约束条件、节点电压约束条件、线路电流约束条件、分布式光伏接入配电网的有功无功运行约束条件、上级电网注入配电网的总有功功率限制约束、储能充放电功率限制约束条件、储能充放电状态约束条件、ES容量限制约束条件、储能最大安装个数约束和充放电平衡约束,其中,所述功率平衡约束条件,采用如下计算公式:式中,对于任意(i,j)∈E,线路l ij 的阻抗为z ij =r ij +jx ij ,且有y ij =1/z ij =g ij -jb ij ;I ij 为由节点i流向节点j的线路电流幅值;V i,t 为在时段t中节点i的电压幅值;Q i,t 、 和 分别为节点i的发电机、负荷和光伏电源的注入无功功率;S ij,t =P ij,t +jQ ij,t 表示在时段t中线路始端节点的复功率,且由节点i流向节点j;S G,i 表示储能安装位置的0-1变量,当S G,i 取1时表示储能待安装节点i处需要安装储能,当S G,i 取0时则表示储能待安装节点i处不需要安装储能;所述节点电压约束条件,采用如下计算公式:式中,V i,min 和V i,max 分别表示节点i的电压幅值下界和上界,v i,t 为在时段t中节点i的电压幅值;所线路电流约束条件,采用如下计算公式:式中,I ij,max 表示通过线路l ij 的电流幅值的上界;所述分布式光伏接入配电网的有功无功运行约束条件,采用如下计算公式:式中, 为节点i的光伏有功功率预测值;S DG 表示光伏视在功率的上限;所述上级电网注入配电网的总有功功率限制约束条件,采用如下计算公式:式中, 和 分别表示上级电网注入总有功功率的下界和上界;P grid,t 表示时刻t上级电网注入配电网的总有功功率;所述储能充放电功率限制约束条件,采用如下计算公式:式中, 表示储能设备i的充放电功率的上限;所述储能充放电状态约束条件,采用如下计算公式:所述ES容量限制约束条件,采用如下计算公式:式中, 表示在时段t中储能设备i的储能容量; 表示储能设备i的充电效率系数; 表示储能设备i的放电效率系数; 和 分别表示储能设备i的最小和最大储能容量; 表示在储能设备i的初始储能容量;所述储能最大安装个数约束条件,采用如下计算公式:式中,S SG 表示储能待安装节点集合,N max 表示储能计划最大安装个数;所述充放电平衡约束条件,采用如下计算公式:
5.一种分布式储能优化配置系统,其特征在于,包括:潮流计算模块、灵敏度分析模块、选取模块、构建模块和配置优化模块,其中,所述潮流计算模块,用于对目标区域电网进行初始潮流计算,并根据所述计算结果,获得目标区域电网的初始运行状态;所述灵敏度分析模块,用于根据所述目标区域电网的初始运行状态和灵敏度分析方法,计算所述目标区域电网中每个节点的节点电压的综合灵敏度;并将所述每个节点按照节点电压的综合灵敏度从大到小排序,构成一个排序好的节点集合;所述选取模块,用于根据预设的安装比例n%,从所述节点集合中选取前n%作为配电网储能装置安装节点集合;所述构建模块,用于构建含分布式光伏的配电网储能优化配置模型,并采用场景法分析光伏随机波动对所述配电网储能优化配置模型的影响;所述构建含分布式光伏的配电网储能优化配置模型,包括:计算配电网电压波动和配电网成本,其中,所述配电网成本包括:网损成本、购电成本、储能成本;根据所述配电网电压波动和配电网成本,构建的含光伏的分布式储能优化配置模型的目标函数;所述计算配电网电压波动,采用如下计算公式:式中,f V 表示配电网电压波动总和;ΔV d 表示电压波动总和;V i.t 表示节点i第t时刻的节点电压,V i,ref 表示节点i的基准电压;所述计算配电网成本,采用如下计算公式:f C =C loss +C grid +C ess式中,f C 为配电网总成本,C loss 为网损成本,C grid 为购电成本,C ess 为储能成本;其中,所述网损成本,采用如下计算公式:式中,P loss,t 表示配电网在时刻t下的有功损耗,c loss 表示单位电量有功损耗费用;△t为时间间隔,N表示电网负荷节点集合,是电网节点集合E的子集;P loss 表示配电网的有功损耗;P grid,t 表示时刻t上级电网注入配电网的总有功功率,对于任意(i,j)∈E, 和 分别为负荷和光伏的注入有功功率, 表示储能充电功率和储能放电功率,S PV 表示光伏安装节点的集合,S ES 表示储能安装节点的集合;所述购电成本,采用如下计算公式:式中,c grid,t 表示时刻t单位电量购电费用;所述储能成本,采用如下计算公式:式中,C s 、C m 分别表示储能运行成本和维护成本;c ess,s 、c ess,m 分别表示单位电量储能运行和维护费用;所述根据所述配电网电压波动和配电网成本,构建的含光伏的分布式储能优化配置模型的目标函数,采用如下计算公式:α+β=1式中,α和β表示目标函数的权重系数,f V,ini 表示没有安装储能时配电网初始电压波动总和;f C,ini 表示没有安装储能时配电网初始总成本总和;所述采用场景法分析光伏随机波动对所述配电网储能优化配置模型的影响,包括:误差场景约束条件和场景转移约束条件,其中,所述误差场景约束条件采用如下计算公式:minF(x 0 )式中,x 0 表示预测场景下的变量;F(x 0 )表示预测场景下的目标函数;S表示误差场景,sc为S内任一误差场景;x sc 表示误差场景sc下的变量;h 0 (x 0 )、g 0 (x 0 )分别表示预测场景下等式和不等式约束;h sc (x sc )、g sc (x sc )分别表示误差场景sc下等式和不等式约束;所述场景转移约束条件,包括充放电功率转移约束和上级电网购电功率转移约束条件,其中,所述充放电功率转移约束条件,采用如下计算公式:所述上级电网购电功率转移约束条件,采用如下计算公式:式中, 表示误差场景sc下储能充电功率和储能放电功率, 表示在t时段内可调整的最大储能充、放电功率,P grid,t,sc 表示误差场景sc下上级电网注入配电网的总有功功率,△P grid,t 表示在t时段内可调整的最大上级电网注入有功功率;所述配置优化模块,用于根据所述配电网储能优化配置模型,计算储能装置安装位置及策略,获得储能优化配置结果及对应储能策略结果。
6.一种计算机终端设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;存储器,与所述处理器耦接,用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至4任一项所述的分布式储能优化配置方法。
7.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的分布式储能优化配置方法。



