一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方法，具體包括以下步驟：步驟S1：建立用以主動管理配電網(wǎng)的主動管理系統(tǒng)，同時建立包括儲能容量配置模型的成本效益分析系統(tǒng)；步驟S2：所述配電系統(tǒng)模塊讀取年負(fù)荷及光伏出力的時序數(shù)據(jù)，記錄實時的SVR/OLTC運(yùn)行狀態(tài)，并傳達(dá)到成本效益分析系統(tǒng)與EMS控制模塊；步驟S3：EMS模塊通過比較目前電壓水平數(shù)據(jù)與設(shè)定的電壓指標(biāo)，給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送充放電功率信息來控制此時的電壓水平位于正常范圍內(nèi)；步驟S4：所述成本效益分析系統(tǒng)進(jìn)行儲能系統(tǒng)的成本?效益計算，優(yōu)化儲能的容量配置。通過建立配電網(wǎng)主動管理系統(tǒng)發(fā)揮配電網(wǎng)的主動管理作用；通過儲能成本效益分析系統(tǒng)能準(zhǔn)確描述儲能系統(tǒng)配置模型。
【專利說明】
一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及主動配電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域，特別是涉及一種基于主動管理與成 本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源(DG)并網(wǎng)發(fā)電被認(rèn)為是21世紀(jì)電力工業(yè)的重要研究方向之一。DG未來 將大規(guī)模接入配電網(wǎng)。然而DG滲透率的增加也將給配電網(wǎng)電壓、電能質(zhì)量、調(diào)度運(yùn)行帶來一 系列的影響。儲能系統(tǒng)憑借其快速功率調(diào)節(jié)以及兼具供蓄能力的特征，在平滑間歇式能源 功率波動、削峰填谷、改善電壓質(zhì)量以及提供備用電源方面都發(fā)揮出了巨大的作用，是主動 配電網(wǎng)實現(xiàn)對廣泛接入的分布式能源靈活調(diào)節(jié)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵所在，其配置將直 接影響到主動配電網(wǎng)對于分布式能源主動管理的能力以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 目前，儲能的配置是基于儲能實現(xiàn)某一種或多種功能（如：降低網(wǎng)損、平抑分布式 電源功率波動、電源波動、削峰填谷等)優(yōu)化儲能的容量。由于配電網(wǎng)、分布式電源、儲能、負(fù) 荷共同組成了主動配電系統(tǒng)，主動配電系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的整體，所以在主動配電網(wǎng)儲能規(guī) 劃中僅僅考慮儲能自身的作用、忽略主動配電網(wǎng)的系統(tǒng)性，忽略主動配電網(wǎng)的主動管理功 能的傳統(tǒng)規(guī)劃方法，使模型的適應(yīng)程度較差，計算結(jié)果不準(zhǔn)確，所得的系統(tǒng)規(guī)劃配置方案不 合理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能 系統(tǒng)配置方法，通過建立配電網(wǎng)主動管理系統(tǒng)發(fā)揮配電網(wǎng)的主動管理作用；通過儲能成本 效益分析系統(tǒng)能準(zhǔn)確描述儲能系統(tǒng)配置模型，給出儲能系統(tǒng)配置的合理方案。
[0005] 本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng) 配置方法，具體包括以下步驟：
[0006] 步驟S1:建立一用以主動管理配電網(wǎng)的主動管理系統(tǒng)，所述主動管理系統(tǒng)包括配 電系統(tǒng)模塊、儲能系統(tǒng)模塊以及EMS模塊，同時建立一用以配置儲能系統(tǒng)模型的成本效益分 析系統(tǒng)；
[0007] 步驟S2:所述配電系統(tǒng)模塊讀取年負(fù)荷及光伏出力在每一種場景下的時序數(shù)據(jù)， 記錄實時的SVR/0LTC運(yùn)行狀態(tài)，并將SVR/0LTC的運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷信息傳達(dá)到成本效益 分析系統(tǒng)，還將實時的母線電壓評估數(shù)據(jù)輸送給EMS控制模塊；
[0008] 步驟S3:EMS模塊通過比較目前電壓水平數(shù)據(jù)與設(shè)定的電壓指標(biāo)，給儲能系統(tǒng)模塊 發(fā)送充放電功率信息來控制此時的電壓水平位于正常范圍內(nèi)，若此時母線電壓越限，再通 過SVR及0LTC控制電壓位于正常范圍內(nèi)；儲能系統(tǒng)模塊評估此時的儲能充放電功率以及充 放電深度，并動態(tài)調(diào)整儲能充放電功率；
[0009] 步驟S4:所述成本效益分析系統(tǒng)獲取儲能壽命周期、SVR\0LTC運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷 信息后，進(jìn)行儲能系統(tǒng)的成本-效益計算，不斷優(yōu)化儲能的容量配置，至到最優(yōu)配置容量。
[0010]進(jìn)一步地，所述配電系統(tǒng)模塊包括分布式光伏電源、BESS、負(fù)荷、SVR/0LTC;
[0011]所述儲能系統(tǒng)模塊用以評估BESS的S0C以及S0H壽命指標(biāo);S0C指標(biāo)評估后反饋到 EMS模塊，EMS模塊根據(jù)S0C狀態(tài)向BESS發(fā)送充放電需求指令;S0H指標(biāo)指示儲能系統(tǒng)模塊的 剩余壽命周期；
[0012] 所述EMS模塊用以調(diào)整儲能、光伏、負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò)中的潮流達(dá)到削峰填谷和調(diào)整電 壓；當(dāng)PV出力的不確定性引起電壓過高時，EMS模塊給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送充電需求指令；電 壓過低時，EMS模塊給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送放電需求指令。
[0013] 進(jìn)一步地，所述成本效益分析系統(tǒng)的儲能容量配置模型為雙層模型：
[0014] 所述儲能容量配置模型的目標(biāo)函數(shù)如下： 馬.
[0015] Foost-bmifit = S' ^MSSk ^WSS ^ ~ ^：Plk ~ ^OlTCMSmk SL-=ik：GnBESS
[0016] 內(nèi)層優(yōu)化：
[0017 ] f = CLOSS - Blc^ - BPh ~ ^OLTC&SM^
[0018] 式中：Q BESS為儲能安裝節(jié)點集合;NS為場景總數(shù)；
[0019] 由于儲能系統(tǒng)總投資成本包括電力電子變換PSC成本、儲能安裝容量成本及儲能 裝置運(yùn)行維護(hù)成本，儲能系統(tǒng)總投資成本為：
[0021] 式中：Cbess為第k個節(jié)點儲能折算到每年的儲能總投資成本;Cpsc為儲能電力電子 變換器單位成本;Pbess為單個儲能裝置額定功率;Cw為儲能單位容量投資成本;W BESS為單個 儲能裝置額定容量;Cfinstaii為安裝成本系數(shù);r為折現(xiàn)率;n為規(guī)劃周期，以年單位;n為儲能 裝置轉(zhuǎn)換效率;y為規(guī)劃年數(shù);為第k個節(jié)點儲能的年運(yùn)行成本;為第 k個節(jié)點儲能的 壽命周期成本；
[0022] 若儲能設(shè)備屬于電網(wǎng)公司，不為第三方所有則 J.
[0023] (二，
[0024]式中:m為年天數(shù)。T為規(guī)劃時段，分為24個時段；
[0025]若儲能設(shè)備屬于第三方儲能投資商，由于分布式儲能設(shè)備充放電效率不同，而且 充放電時價格和資金的流向不同，所以：
[0026]
[0027]式中：C"t，分別為儲能的放電與充電費(fèi)用；，if*分別為放電功率與充電 功率;為儲能裝置壽命周期成本；
[0028]網(wǎng)絡(luò)損耗成本為：
[0029] C； ()ss = AP(l)At l-l
[0030]式中：AP(t)，A t分別為的網(wǎng)損功率與時間尺度;Clciss為單位網(wǎng)損成本；
[0031 ]低碳年收益為儲能系統(tǒng)在負(fù)荷高峰時放電，從而減少了調(diào)峰機(jī)組出力，為：
[0032] B,,, =C/(.mV/^(/) t-l.
[0033] 式中為儲能用于調(diào)峰時的出力;Clc為火電機(jī)組用于調(diào)峰的均化年發(fā)電成本； [0034]儲能用于低儲高發(fā)年化收益為：
[0035] BPLk = E[ (CJX,at~Caffpeak)
[0036] 式中為負(fù)荷高峰時刻與非高峰時刻的電價;為儲能用于負(fù)荷高峰 時刻的年放電量；
[0037] 減少0LTC/SVR運(yùn)維收益為：
[0039] 式中：50irc&SfSi為第k個節(jié)點減少0LTC/SVR運(yùn)行次數(shù)的節(jié)約年收益;CciLTasvR為0LTC 與SVR的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；cf? 0LTC/SVR運(yùn)維成本因數(shù);TsavedJc^ie分別為0LTC/SVR的節(jié)約運(yùn) 行次數(shù)與總周期次數(shù)，!^。16=150,000;7] :_為第1^個節(jié)點的儲能年運(yùn)行次數(shù)；
[0040] 所述儲能容量配置模型的約束條件如下：
[0041 ]功率平衡的約束條件為：
[0042] C cos% + 盡,sin 4) ：j-&：
[0043] sin _ eos4) jGi
[0044] 式中:Pi4PQis分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入;Ui為節(jié)點i的電壓幅值；
[0045] jG i表示節(jié)點j與節(jié)點i相連;Gij和Bij分別為節(jié)點導(dǎo)納矩陣的實部和虛部；0ij為節(jié) 點i，j之間的相角差。
[0046] 電壓約束條件為：
[0047] Umin^Ui^Umax
[0048] 式中：U_和Umax分別為節(jié)點i的電壓幅值上下限；
[0049] 儲能安裝個數(shù)約束條件為：
[0050] N^s<Nbess<NZs
[0051 ]儲能充放電功率約束條件為：
[0052] -Pkmax^s Pk (t ) ^; Pkmax
[0053] -Qkmax^s Qk (t ) ^; Qkmax
[0054] ^{nf+(o,(nf <simax
[0055] 式中：Pk (t)和Qk (t)分別為t時刻第k個換流器輸出的有功和無功;Skmax和Qkmax分別 為第k個換流器的額定容量和無功功率上限；
[0056]儲能充放電狀態(tài)約束條件為：
[0057]儲能的充放電狀態(tài)在時序上具有連續(xù)性，并且每個時間點的儲能能量應(yīng)滿足S0C 狀態(tài)的上限要求，同時在一個固定周期內(nèi)應(yīng)該使得初始SOC和最終SOC狀態(tài)保持一致，則：
[0060] S；；c(0) = S；；C(T)
[0061] 式中：k = l，2, . . . .Nstjr(?)為t時刻第k個儲能的SOC值；
[0062]進(jìn)一步地，所述步驟S4采用遺傳算法與序列二次規(guī)劃算法對雙層模型進(jìn)行求解： 通過遺傳算法確定外層的儲能容量，內(nèi)層通過序列二次規(guī)劃算法優(yōu)化儲能的充放電功率， 優(yōu)化目標(biāo)為削峰填谷與電壓波動。
[0063]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過建立配電網(wǎng)主動管理系統(tǒng)發(fā)揮配電網(wǎng)的主動管理作 用;通過儲能成本效益分析系統(tǒng)能準(zhǔn)確描述儲能系統(tǒng)配置模型。
【附圖說明】
[0064]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]圖2是本發(fā)明中EMS控制部分儲能充電控制策略圖。
[0066] 圖3是本發(fā)明中EMS控制部分儲能放電控制策略圖。
[0067] 圖4是本發(fā)明的成本效益分析系統(tǒng)的算法流程圖。
【具體實施方式】
[0068] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0069]本實施例提供一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方法，如 圖1所示，具體包括以下步驟：
[0070] 步驟S1:建立一用以主動管理配電網(wǎng)的主動管理系統(tǒng)，所述主動管理系統(tǒng)包括配 電系統(tǒng)模塊、儲能系統(tǒng)模塊以及EMS模塊，同時建立一用以配置儲能系統(tǒng)模型的成本效益分 析系統(tǒng)；
[0071] 步驟S2:所述配電系統(tǒng)模塊讀取年負(fù)荷及光伏出力在每一種場景下的時序數(shù)據(jù)， 記錄實時的SVR/0LTC運(yùn)行狀態(tài)，并將SVR/0LTC的運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷信息傳達(dá)到成本效益 分析系統(tǒng)，還將實時的母線電壓評估數(shù)據(jù)輸送給EMS控制模塊；
[0072] 步驟S3:EMS模塊通過比較目前電壓水平數(shù)據(jù)與設(shè)定的電壓指標(biāo)，給儲能系統(tǒng)模塊 發(fā)送充放電功率信息來控制此時的電壓水平位于正常范圍內(nèi)，若此時母線電壓越限，再通 過SVR及0LTC控制電壓位于正常范圍內(nèi)；儲能系統(tǒng)模塊評估此時的儲能充放電功率以及充 放電深度，并動態(tài)調(diào)整儲能充放電功率；
[0073]步驟S4:所述成本效益分析系統(tǒng)獲取儲能壽命周期、SVR\0LTC運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷 信息后，進(jìn)行儲能系統(tǒng)的成本-效益計算，不斷優(yōu)化儲能的容量配置，至到最優(yōu)配置容量。
[0074]在本實施例中，根據(jù)以上步驟的持續(xù)進(jìn)行，所述儲能系統(tǒng)模塊將更新S0C狀態(tài)及運(yùn) 行壽命狀態(tài)(S0H)，直到儲能的壽命狀態(tài)達(dá)到運(yùn)行極限。
[0075]在本實施例中，所述配電系統(tǒng)模塊包括分布式光伏電源、BESS、負(fù)荷、SVR/0LTC;其 中分布式電源出力具有不確定性，分為多個出力場景。SVR/0LTC裝置用于電壓調(diào)節(jié)；
[0076] 所述儲能系統(tǒng)模塊用以評估BESS的S0C以及S0H壽命指標(biāo)，通過S0C以及S0H的主動 管理可以主動調(diào)整儲能裝置的充放電功率以及充放電次數(shù)等參數(shù)，使得儲能能運(yùn)行在正常 工作狀態(tài)；S0C指標(biāo)評估后反饋到EMS模塊，EMS模塊根據(jù)S0C狀態(tài)向BESS發(fā)送充放電需求指 令;S0H指標(biāo)指示儲能系統(tǒng)模塊的剩余壽命周期。
[0077]所述EMS模塊整個主動配電系統(tǒng)的控制中心，用以調(diào)整儲能、光伏、負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò) 中的潮流達(dá)到削峰填谷和調(diào)整電壓，將配電系統(tǒng)的電壓狀況以及儲能系統(tǒng)的充電功率、充 放電狀態(tài)與輸入的控制參數(shù)進(jìn)行對比，通過對比結(jié)果實時協(xié)調(diào)儲能系統(tǒng)的充放電起始時間 以及充放電功率，實現(xiàn)了儲能對電壓以及削峰填谷的主動管理；當(dāng)PV出力的不確定性引起 電壓過高時，EMS模塊給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送充電需求指令;電壓過低時，EMS模塊給儲能系統(tǒng) 模塊發(fā)送放電需求指令。
[0078] 在本實施例中，所述成本效益分析系統(tǒng)的儲能容量配置模型為雙層模型，在模型 中涉及了儲能的投資運(yùn)行成本、壽命周期成本、網(wǎng)損成本、低碳收益、削峰填谷套利收益、減 少電網(wǎng)中其他電壓調(diào)整裝置的運(yùn)行收益：
[0079] 所述儲能容量配置模型的目標(biāo)函數(shù)如下：
[0080] F_-benifit =工 ^ ^BESSk+：^L0SS- ~ ^PLk ~^OLTCSiSVRk ^=1 ke.Q.BESS.
[0081] 內(nèi)層優(yōu)化：
[0082] j = (-.loss ~ - :Lct ~ -^PLf ~
[0083] 式中：Q BESS為儲能安裝節(jié)點集合;NS為場景總數(shù)；
[0084] 由于儲能系統(tǒng)總投資成本包括電力電子變換PSC成本、儲能安裝容量成本及儲能 裝置運(yùn)行維護(hù)成本，儲能系統(tǒng)總投資成本為：
[0086] 式中：Cbess為第k個節(jié)點儲能折算到每年的儲能總投資成本;Cpsc為儲能電力電子 變換器單位成本;Pbess為單個儲能裝置額定功率;Cw為儲能單位容量投資成本;W BESS為單個 儲能裝置額定容量;Cfinstaii為安裝成本系數(shù);r為折現(xiàn)率;n為規(guī)劃周期，以年單位;n為儲能 裝置轉(zhuǎn)換效率;y為規(guī)劃年數(shù);為第k個節(jié)點儲能的年運(yùn)行成本;為第 k個節(jié)點儲能的 壽命周期成本；
[0087] 若儲能設(shè)備屬于電網(wǎng)公司，不為第三方所有則
[0088] 川⑴） ^-1
[0089]式中:m為年天數(shù)。T為規(guī)劃時段，分為24個時段；
[0090]若儲能設(shè)備屬于第三方儲能投資商，由于分布式儲能設(shè)備充放電效率不同，而且 充放電時價格和資金的流向不同，所以：
[0091] cttW ="次(《.(〇-?(〇)
[0092] 式中：C，c,t分別為儲能的放電與充電費(fèi)用；/f，/f分別為放電功率與充電 功率;為儲能裝置壽命周期成本；
[0093] 網(wǎng)絡(luò)損耗成本為：
[0094] CMV., =&、.，"次 A/)(〇A/ t-i
[0095] 式中：A P(t)，At分別為的網(wǎng)損功率與時間尺度;ci〇ss為單位網(wǎng)損成本；
[0096] 低碳年收益為儲能系統(tǒng)在負(fù)荷高峰時放電，從而減少了調(diào)峰機(jī)組出力，為：
[0097] = CLCm^PfG(t) t=l
[0098] 式中i/f7為儲能用于調(diào)峰時的出力;Clc為火電機(jī)組用于調(diào)峰的均化年發(fā)電成本； [00"]儲能用于低儲高發(fā)年化收益為：
[0100] = EJk (Cpmk -Coffpeai)
[0101] 式中為負(fù)荷高峰時刻與非高峰時刻的電價;為儲能用于負(fù)荷高峰 時刻的年放電量；
[0102] 減少0LTC/SVR運(yùn)維收益為：
[0104] 式中：凡為第k個節(jié)點減少0LTC/SVR運(yùn)行次數(shù)的節(jié)約年收益;CQLTC&SVR為0LTC 與SVR的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；cf? 0LTC/SVR運(yùn)維成本因數(shù);TsavedJc^ie分別為0LTC/SVR的節(jié)約運(yùn) 行次數(shù)與總周期次數(shù)，1^。16=150,000;7；_為第1^個節(jié)點的儲能年運(yùn)行次數(shù)；
[0105] 所述儲能容量配置模型的約束條件如下：
[0106] 功率平衡的約束條件為：
[0107] 戽= 游 4+為礎(chǔ) ％)
[0108] & = UfYiLJj(Gy sin4/ ^ CflS^) m-
[0109] 式中:Pi4PQis分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入;Ui為節(jié)點i的電壓幅值；
[0110] jG i表示節(jié)點j與節(jié)點i相連;Gij和Bij分別為節(jié)點導(dǎo)納矩陣的實部和虛部；0ij為節(jié) 點i，j之間的相角差。
[0111] 電壓約束條件為：
[0112] Umin^Ui^Umax
[0113] 式中:Umin和Umax分別為節(jié)點i的電壓幅值上下限；
[0114] 儲能安裝個數(shù)約束條件為：
[0115]
[0116] 儲能充放電功率約束條件為：
[0117] -Pkmax^sPk(t ) ^;Pkmax
[0118] -Qkmax^sQk(t ) ^;Qkmax
[0119] ^Pi{t)f+(〇i{nf <S, _
[0120] 式中：Pk (t)和Qk (t)分別為t時刻第k個換流器輸出的有功和無功;Skmax和Qkmax分別 為第k個換流器的額定容量和無功功率上限；
[0121]儲能充放電狀態(tài)約束條件為：
[0122]儲能的充放電狀態(tài)在時序上具有連續(xù)性，并且每個時間點的儲能能量應(yīng)滿足S0C 狀態(tài)的上限要求，同時在一個固定周期內(nèi)應(yīng)該使得初始S0C和最終S0C狀態(tài)保持一致，則：
[0124] S^<Sr(t)<S^
[0125] S；r(0) = Sr(T)
[0126] 式中：k = l，2，....Nst;X (/)為t時刻第k個儲能的S0C值。
[0127] 在本實施例中，如圖2所示，所述EMS模塊的儲能充電控制策略具體為：當(dāng)電壓越上 限時，EMS模塊將充電信號傳遞給儲能系統(tǒng)，若此時充電功率小于或等于最大充電功率，則 以此時的功率進(jìn)行充電；若大于最大充電功率則由0LTC/SVR調(diào)整電壓，并記錄0LTC/SVR的 運(yùn)行次數(shù)。
[0128] 在本實施例中，如圖3所示，所述EMS模塊的儲能放電控制策略具體為：當(dāng)電壓越下 限或者峰值負(fù)荷(peak load)達(dá)到預(yù)設(shè)值時，EMS將放電信號傳遞給儲能系統(tǒng)，若此時放電 功率小于或等于最大放電功率，則以此時的功率進(jìn)行放電;若大于最大放電功率則由0LTC/ SVR調(diào)整電壓，并記錄0LTC/SVR的運(yùn)行次數(shù)。
[0129] 在本實施例中，如圖4所示，所述步驟S4采用遺傳算法與序列二次規(guī)劃算法對雙層 模型進(jìn)行求解:通過遺傳算法確定外層的儲能容量，產(chǎn)生儲能安裝容量的初始種群，適應(yīng)度 函數(shù)為成本效益分析結(jié)果最優(yōu)；內(nèi)層通過序列二次規(guī)劃算法優(yōu)化儲能的充放電功率，優(yōu)化 目標(biāo)為削峰填谷與電壓波動。其中，主動管理系統(tǒng)的功能通過內(nèi)層優(yōu)化實現(xiàn)。
[0130] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方法，其特征在于:具體 包括以下步驟： 步驟S1:建立一用以主動管理配電網(wǎng)的主動管理系統(tǒng)，所述主動管理系統(tǒng)包括配電系 統(tǒng)模塊、儲能系統(tǒng)模塊以及EMS模塊，同時建立一包括儲能容量配置模型的成本效益分析系 統(tǒng)； 步驟S2:所述配電系統(tǒng)模塊讀取年負(fù)荷及光伏出力在每一種場景下的時序數(shù)據(jù)，記錄 實時的SVR/OLTC運(yùn)行狀態(tài)，并將SVR/OLTC的運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷信息傳達(dá)到成本效益分析 系統(tǒng)，還將實時的母線電壓評估數(shù)據(jù)輸送給EMS控制模塊； 步驟S3:EMS模塊通過比較目前電壓水平數(shù)據(jù)與設(shè)定的電壓指標(biāo)，給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送 充放電功率信息來控制此時的電壓水平位于正常范圍內(nèi)，若此時母線電壓越限，再通過SVR 及OLTC控制電壓位于正常范圍內(nèi)；儲能系統(tǒng)模塊評估此時的儲能充放電功率以及充放電深 度，并動態(tài)調(diào)整儲能充放電功率； 步驟S4:所述成本效益分析系統(tǒng)獲取儲能壽命周期、SVR\OLTC運(yùn)行狀態(tài)、削峰填谷信息 后，進(jìn)行儲能系統(tǒng)的成本-效益計算，不斷優(yōu)化儲能的容量配置，至到最優(yōu)配置容量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方 法，其特征在于:所述配電系統(tǒng)模塊包括分布式光伏電源、BESS、負(fù)荷、SVR/OLTC; 所述儲能系統(tǒng)模塊用以評估BESS的S0C以及S0H壽命指標(biāo);S0C指標(biāo)評估后反饋到EMS模 塊，EMS模塊根據(jù)S0C狀態(tài)向BESS發(fā)送充放電需求指令;S0H指標(biāo)指示儲能系統(tǒng)模塊的剩余壽 命周期； 所述EMS模塊用以調(diào)整儲能、光伏、負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò)中的潮流達(dá)到削峰填谷和調(diào)整電壓； 當(dāng)PV出力的不確定性引起電壓過高時，EMS模塊給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送充電需求指令;電壓過 低時，EMS模塊給儲能系統(tǒng)模塊發(fā)送放電需求指令。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方 法，其特征在于： 所述成本效益分析系統(tǒng)的儲能容量配置模型為雙層模型： 所述儲能容量配置模型的目標(biāo)函數(shù)如下：式中：QBESS為儲能安裝節(jié)點集合;NS為場景總數(shù)； 由于儲能系統(tǒng)總投資成本包括電力電子變換PSC成本、儲能安裝容量成本及儲能裝置 運(yùn)行維護(hù)成本，儲能系統(tǒng)總投資成本為：式中：Cbess為第k個節(jié)點儲能折算到每年的儲能總投資成本;Cpsc為儲能電力電子變換器 單位成本;Pbess為單個儲能裝置額定功率;Cw為儲能單位容量投資成本;WBESS為單個儲能裝 置額定容量;Cf install為安裝成本系數(shù);r為折現(xiàn)率;η為規(guī)劃周期，以年單位;τι為儲能裝置轉(zhuǎn) 換效率;y為規(guī)劃年數(shù);為第k個節(jié)點儲能的年運(yùn)行成本;c￥<%為第 k個節(jié)點儲能的壽命周 期成本； 若儲能設(shè)備屬于電網(wǎng)公司，不為第三方所有則t-i 式中:m為年天數(shù)。T為規(guī)劃時段，分為24個時段； 若儲能設(shè)備屬于第三方儲能投資商，由于分布式儲能設(shè)備充放電效率不同，而且充放 電時價格和資金的流向不同，所以：式中：<t，At分別為儲能的放電與充電費(fèi)用分別為放電功率與充電功率； 為儲能裝置壽命周期成本； 網(wǎng)絡(luò)損耗成本為：f=l 式中：AP(t)，At分別為的網(wǎng)損功率與時間尺度;ci〇ss為單位網(wǎng)損成本； 低碳年收益為儲能系統(tǒng)在負(fù)荷高峰時放電，從而減少了調(diào)峰機(jī)組出力，為：式中為儲能用于調(diào)峰時的出力;ac為火電機(jī)組用于調(diào)峰的均化年發(fā)電成本； 儲能用于低儲高發(fā)年化收益為：式中AuhCrffpMk為負(fù)荷高峰時刻與非高峰時刻的電價; <為儲能用于負(fù)荷高峰時刻 的年放電量； 減少OLTC/SVR運(yùn)維收益為：^^BESS- 式中：Soiree%為第k個節(jié)點減少OLTC/SVR運(yùn)行次數(shù)的節(jié)約年收益；CQLTC&SVR為OLTC與 SVR的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；Cf? 0LTC/SVR運(yùn)維成本因數(shù);TsavedJcycde分別為0LTC/SVR的節(jié)約運(yùn)行 次數(shù)與總周期次數(shù)，!^。1(3=150,000;7]^ 5'為第1^個節(jié)點的儲能年運(yùn)行次數(shù)； 所述儲能容量配置模型的約束條件如下： 功率平衡的約束條件為：式中:Pis和1分別為節(jié)點i的有功注入和無功注入;Ui為節(jié)點i的電壓幅值； je i表示節(jié)點j與節(jié)點i相連;Gij和Bij分別為節(jié)點導(dǎo)納矩陣的實部和虛部;θ?」為節(jié)點i， j之間的相角差； 電壓約束條件為： Umin^Ui^Umax 式中:U_和Umax分別為節(jié)點i的電壓幅值上下限； 儲能安裝個數(shù)約束條件為： 儲能充放電功率約束條件為：式中:Pk( t)和Qk( t)分別為t時刻第k個換流器輸出的有功和無功;Skmax和Qk^x分別為第k 個換流器的額定容量和無功功率上限； 儲能充放電狀態(tài)約束條件為： 儲能的充放電狀態(tài)在時序上具有連續(xù)性，并且每個時間點的儲能能量應(yīng)滿足SOC狀態(tài) 的上限要求，同時在一個固定周期內(nèi)應(yīng)該使得初始SOC和最終SOC狀態(tài)保持一致，則：式中:k=l，2,. . . .Nst;Sf的為t時刻第k個儲能的SOC值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主動管理與成本效益分析的配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)配置方 法，其特征在于:所述步驟S4采用遺傳算法與序列二次規(guī)劃算法對雙層模型進(jìn)行求解:通過 遺傳算法確定外層的儲能容量，內(nèi)層通過序列二次規(guī)劃算法優(yōu)化儲能的充放電功率，優(yōu)化 目標(biāo)為削峰填谷與電壓波動。
【文檔編號】H02J3/32GK105958519SQ201610272874
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】張逸, 吳文宣, 劉文亮, 陳金祥, 熊軍, 黃道姍, 林焱, 吳丹岳
【申請人】國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司