[发明专利]一种用于延缓配电设备升级改造的储能经济调度方法

摘要

本发明是一种用于延缓配电设备升级改造的储能经济调度方法，包括：建立储能经济运行数学模型、建立网络约束和储能系统功率电量约束、储能经济调度控制策略设计、建立评估指标以及储能运行效果分析。通过综合分析配电网中的各种负荷情况，以此对应确定储能动作方式和方法。本发明对配电网的削峰填谷、延缓配电设备升级有着显著效果，应对不同负荷情况，针对性的采取储能动作方式，同时节能经济，可以解决防止变压器过载与功率倒送等故障，保证配电网和储能系统的安全稳定运行。具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。

主权项

1.一种用于延缓配电设备升级改造的储能经济调度方法，其特征是，它包括建立储能经济运行数学模型，综合考虑建立网络结构、储能系统功率和电量建立约束条件，设计储能经济调度控制策略，并建立技术与经济指标，对调度策略进行评估。具体的步骤有：/n1)建立储能经济运行数学模型/n优化的目标是在变压器不过载、储能安全运行的基础上，实现储能日运行效益达到最优，具体目标函数为：/nmax F＝F_LOSS+F_A (1)/n式中，F为储能日运行效益；F_LOSS为储能接入配电网后日内减少网损费用带来的收益；F_A为储能日内的削峰填谷套利收入，各个分量计算公式为：/n①套利收益F_T/n定义套利收益为储能放电获得的售电收益与充电支付的购电成本的差值/nF_T＝F_sale-F_buy (2)/n /n /n式中，F_sale为储能在负荷高峰期间释放电能带来的售电收益；储能实际购电成本F_buy为从上级电网购电的费用，P_ess,l,c(t)为第l个储能在t时刻的充电功率值，P_ess,l,dis(t)为第l个储能在t时刻的放电功率值，充电为负，放电为正；N为储能总数量；/n②网损收益F_LOSS/n定义网损收益为储能接入前系统网损费用F_LOSS1与接入后网损费用F_LOSS2的差值/nF_LOSS＝F_LOSS1-F_LOSS2 (5)/n /n /n式中，M(t)为t时刻从主网购电的分时电价；P_loss,n(t)储能接入前第n条支路在t时刻的有功线损、P_loss-ESS,n(t)为储能接入后第n条支路在t时刻的有功线损；N_L为配电网支路总数；/n2)建立网络约束、储能系统功率和电量约束/n①网络约束：/n(a)潮流方程约束/n /n式中，P_i(t)为t时刻注入节点i的有功功率，Q_i(t)为t时刻注入节点i的无功功率；U_i(t)为t时刻节点i电压幅值，U_j(t)为t时刻节点j电压幅值；G_ij为节点导纳矩阵中第i行j列元素的实部，B_ij为节点导纳矩阵中第i行j列元素的虚部；δ_ij(t)为t时刻节点i、j相角差，N为节点总数；/n(b)主网供电负荷功率约束/n主网供电负荷必须小于变压器额定容量，且不允许出现功率倒送，/n /n式中，α为变压器最大负载率。/n②储能约束：/n(a)ESS荷电状态约束/n考虑到储能的寿命，防止出现过充过放，储能荷电状态不超过上下限，/nSOC_min≤SOC(t)≤SOC_max (10)/n式中，SOC_min为储能荷电状态下限，SOC_max为储能荷电状态上限，/n(b)ESS充放电功率约束/n-P_ESS,N≤P_ESS(t)≤P_ESS,N (11)/n式中，P_ESS,N为储能额定功率；/n3)储能经济调度控制方法设计/n具体控制流程如下：/n(a)输入典型日负荷、EV、DG数据、储能参数，潮流计算得到主网供电负荷Ps，计算储能接入前网损费用Floss1、储能可调节电量E_ad＝E_ESS(SOC_max-SOC_min)，设定削峰线Pf初值为P_Smax，设定填谷线Pg初值为P_Smin，设置迭代次数h＝1；/n(b)当主网供电负荷功率大于削峰线值(Ps(t)>Pf)时，储能放电，储能放电功率为Pdc(t)＝(Ps(t)-Pf)/d，计算储能日内放电量Edc＝ΣPdc(t)△t；/n(c)当主网供电负荷功率小于填谷线值(Ps(t)<Pg)时，储能充电，储能充电功率为Pc(t)＝(Ps(t)-Pg)*c，计算储能日内充电量Ec＝ΣPc(t)△t；/n(d)根据储能典型日内充放电量平衡原则，判断充放电量是否相等，即是否满足条件0<Ec-Edc<ε，ε＝0.1，若满足条件，则输出对应的储能时序出力P_ESS(h)，否则填谷线上移(Pg＝Pg+△P)，转至步骤(c)计算，直至满足迭代条件为止；/n(e)输出储能时序出力P_ESS(h)，根据式(5)计算储能售电收益Fsale，将储能时序出力按容量大小分配给各个储能进行潮流计算，根据式(7)计算储能接入后网损费用F_LOSS2、式(4)计算储能购电成本Fbuy，根据式(1)计算对应储能出力的综合收益Fh；/n(f)判断储能充电量是否超过储能可调节电量，即Ec>Ead，若满足条件，输出每次迭代对应储能运行收益，否则削峰线下移Pf(h+1)＝Pf(h+1)-△P，迭代次数h＝h+1，转至步骤(b)计算，直至满足条件停止迭代；/n(g)确定削峰线Pf(i)小于变压器额定有功容量PT(Pf(i)<PT)所对应的运行收益集合Ω_i＝{Fi,Fi+1,…，Fm，…，Fh}，确定最大运行收益Fm＝max(Ω_i)，输出最优运行收益Fm对应的储能时序出力P_ESS(m)；/n4)建立评估指标/n①DG年利用小时数h_DG/n定义DG年利用小时数h_DG为DG年实际发电量E_DG与DG额定装机容量P_DGN之比，/n /n /n式中，为第j天t_j时刻DG实际出力值，为第j天t_j时刻弃掉的DG出力值；/n②等值年投资成本C_eq-inv/n定义等值年投资成本为设备年投资成本C_inv与年运行收益F_y之差与设备使用年限y之比，/n /nF_y＝F_LOSS，y+F_T，y (15)/n式中，Cinv为设备投资成本；Fy为设备在使用年限获得的运行收益；F_LOSS,y为年网损，F_T,y为套利收益，y为设备使用年限；/n③变压器设备年利用率η_T/n为了反映变压器的设备利用率，定义变压器设备利用率η_T为变压器年实际供电量与变压器设备年理论最大供电量之比，/n /n式中，P_T(t)为变压器实际供电功率值，E_G为投建变压器年实际供电量，E_T为投建变压器年最大供电量，T为8760h；S_N为投建变压器额定视在容量，P_N额定有功容量、为功率因数。/n