[发明专利]一种考虑电池损耗的削峰填谷电池储能系统调度方法

说明书

本发明公开了一种考虑电池损耗的削峰填谷储能系统调度方法，该方法基于电力负荷的历史数据，使用ARIMA模型进行当日的电力负荷预测，并在预测负荷的基础上，定义了电池储能系统的削峰填谷优化模型，并引入电池的损耗模型，将电池的损耗问题考虑了进去。通过优化算法求解该模型，得到电池在各个时段的功率变化情况。本发明在能够实现在用户侧削峰填谷，提高电力利用率的基础上，考虑了电池的损耗问题，使得用户的综合利益最大化。

技术领域

本发明涉及一种考虑电池损耗的削峰填谷储能系统调度方法，属于电力系统最优化计算技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，电力系统中的负荷呈现出峰谷负荷差逐年增大的情况，这种情况可能导致电力系统出现供需不平衡的现象。为了应对这种峰谷差，国家不得不投巨资建设调峰电厂、抽水蓄能电站，这种做法调峰成本较高，设备利用率低，造成了资源的浪费。美国等国家一种按照需求收费的电费制度，是按照一段时间内用户用电功率的峰值进行收费，这很好的体现了大电网对于用户进行削峰填谷的需求。

而随着现代电网技术的发展，储能技术逐渐被引入到电力系统中，目前应用于削峰填谷的主要是电池储能技术。电池储能系统通过在负荷低谷时充电，负荷高峰时放电来实现对负荷的削峰填谷功能。这是同时对电网公司与电力用户双方都是有利的：电网公司利用储能系统削峰填谷，能够节约设备升级费用和人力成本；电力用户利用储能系统削峰填谷，可以直接从电费上得到收益。在国外已有许多大规模电池储能系统在运行；在国内，南方电网则最先开展了兆瓦级储能系统示范项目。

削峰填谷的优化流程是在新的一天开始前，控制器根据用户负荷曲线的预测结果，综合考虑目标函数和各种约束条件，通过优化算法得出电池每个时段内的充放电功率，在实际运行中控制器根据优化结果给变流器发送指令，通过变流器操纵电池进行充放电。

现有的削峰填谷策略，一般只考虑了储能系统对于负荷曲线削峰填谷的效果，然而，由于电力电子技术条件的制约，电池储能系统的成本一般比较高，所以在使用过程中除了考虑负荷曲线削峰填谷的效果，还应该考虑到充放电操作对于电池本身的损耗情况，在目标函数中综合考虑这两者的影响，才能延长电池使用寿命，节约成本。

发明内容

本发明提供一种考虑电池损耗的削峰填谷优化策略，能够使得一天中的负荷峰值得到降低，同时由于考虑到了电池的损耗，所以能够延长电池的寿命。

本发明提出的考虑电池损耗的削峰填谷储能系统调度方法，包含以下步骤：

(1)获取用户的用电历史负荷数据，将预测日分为N个时间阶段，每个阶段的时间间隔为Δt，使用ARIMA模型预测出预测日所需的负荷数据；

(2)给出需要优化的目标函数；目标函数定义如下：

其中，C_peak是按照用户一段时间内用电功率最大值进行收费的费用，C_loss是电池的损耗费用，a₁和a₂是两项费用的权重系数，反映对这两项费用的重视程度。P_bat(t)是电池的充放电功率，是该优化问题的决策变量。

(3)根据电池充放电行为定义电池损耗模型；电池损耗模型定义如下：

ε_soc＝k×SOC+b

A′_c＝ε_socA_c

L_loss＝A'_c/A_total

C_loss＝L_lossC_init-battery