一种储能规划方法及装置制造方法及图纸

技术编号:19184590 阅读:27 留言:0更新日期:2018-10-17 01:50
本发明专利技术涉及一种储能规划方法及装置,所述方法包括:建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;确定储能系统的多目标规划目标函数的最优解;根据所述最优解对新能源电站进行储能规划;本发明专利技术提供的技术方案,通过多目标寻优的方式优化储能系统的规划方案,从而保证电网系统高效稳定运行。

A method and device for energy storage planning

The invention relates to an energy storage planning method and a device, the method comprises: establishing a multi-objective programming objective function of the energy storage system and its constraints; determining the optimal solution of the multi-objective programming objective function of the energy storage system; carrying out energy storage planning for the new energy power station according to the optimal solution; and providing the technical scheme of the invention; The multi-objective optimization method is used to optimize the planning scheme of the energy storage system, so as to ensure the efficient and stable operation of the power grid system.

【技术实现步骤摘要】
一种储能规划方法及装置
本专利技术涉及新能源储能控制
,具体涉及一种储能规划方法及装置。
技术介绍
随着社会经济的快速发展,化石能源的短缺和环境污染问题日益严峻,光伏、风电等可再生能源以其清洁、环保的优势成为广大学者研究的热点,其具有广阔的研究与应用前景。可再生能源将逐渐成为我国重要的电力能源资源,即将完成从补充能源向替代能源领域的过渡。然而,以风电、光伏等为代表的可再生能源具有显著的随机性、间歇性和波动性特征,在大规模并网时会对电网的稳定安全以及高效运行带来极大的挑战,采用合理的储能规划方案可以有效改善可再生能源电站的输出功率,缓解对电力系统产生的负面影响。目前,制定新能源电站储能规划方案时,多数只是以限制并网功率波动或其他因素为单一优化目标,其中,部分技术建立了考虑多个影响因素的多目标函数,然而多个目标值之间存在制约关系,难以获得全局最优解。
技术实现思路
本专利技术提供一种储能规划方法及装置,其目的是通过多目标寻优的方式优化储能系统的规划方案,从而保证电网系统高效稳定运行。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:一种储能规划方法,其改进之处在于,包括:分别建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;确定所述多目标规划函数的最优解;根据所述最优解对电站进行储能规划。优选的,所述目标函数包括:储能第一目标函数和储能第二目标函数;其中,所述储能第一目标函数取并网功率的波动幅度最小值;所述储能第二目标函数取储能电池经济性指标最大值;所述约束条件包括储能系统的约束数据。进一步的,所述储能第一目标函数:上式中,PC(k)为k时刻的并网功率,λd为超出功率波动范围的单位惩罚因子,N为采样时刻总数,其中,PClimit为并网功率变化速率限值;进一步的,所述储能第二目标函数:上式中,Pmax为储能系统最大功率,λP为储能系统最大功率的费用系数,Emax为储能系统最大容量,λE为储能系统最大容量的费用系数,Ecycle为控制时段内循环电量,λmv为控制时段内循环电量的费用系数,其中:上式中,PS(k)为k时刻储能功率,ΔT为控制时间间隔。进一步的,所述储能系统约束数据包括:可再生能源电站的并网功率约束、低通滤波平滑时间常数约束、储能系统的荷电状态和充放电功率约束;按下式建立可再生能源电站并网功率约束:Pc(k)≤min{Pcref,Pcline},k=1,...,N上式中,PC(k)为k时刻的并网功率,Pcref为可再生能源电站并网功率上限,Pcline为并网线路最大传输功率,N为采样时刻总数;按下式建立低通滤波平滑时间常数约束:τmin≤τ≤τmax上式中,τ为低通滤波平滑时间常数,τmin为低通滤波平滑时间常数下限,τmax为低通滤波平滑时间常数上限;按下式建立储能系统的荷电状态约束:SOCmin≤SOC(k)≤SOCmax,k=1,...,N上式中,SOC(k)为k时刻储能系统荷电状态,SOCmin为k时刻储能系统荷电状态下限,SOCmax为k时刻储能系统荷电状态上限;按下式建立充放电功率约束:上式中,PS(k)为k时刻储能功率,PR为储能系统额定功率,ER为储能系统额定容量,PRO为当前时刻储能系统最大输出功率,ΔT为控制时间间隔。进一步的,所述确定储能系统的多目标规划目标函数的最优解为:引入低通滤波平滑时间常数τ和k时刻储能功率PS(k)作为所述储能系统的多目标规划目标函数的变量,并利用多目标优化算法确定所述储能系统的多目标规划目标函数的最优解。进一步的,所述多目标优化算法包括:利用第二代快速非支配排序遗传算法。进一步的,所述根据所述最优解对新能源电站进行储能规划,包括:根据所述最优解中的低通滤波平滑时间常数τ确定并网功率;根据所述最优解中的储能功率及所述并网功率,实时规划储能系统的充放电功率及可再生能源的并网功率。进一步的,所述k时刻并网功率PC(k):上式中,τ为最优解中低通滤波平滑时间常数,ΔT为控制时间间隔,PPV(k)为k时刻可再生能源电站输出功率。一种储能规划装置,其改进之处在于,所述装置包括:构建模块,用于分别建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;确定模块,用于确定所述多目标规划函数的最优解;规划模块,用于根据所述最优解对电站进行储能规划。优选的,所述构建模块中,所述目标函数包括:储能第一目标函数和储能第二目标函数;其中,所述储能第一目标函数取并网功率的波动幅度最小值;所述储能第二目标函数取储能电池经济性指标最大值;所述约束条件包括储能系统的约束数据。优选的,所述确定模块,包括:第一确定单元,用于引入低通滤波平滑时间常数τ和k时刻储能功率PS(k)作为所述储能系统的多目标规划目标函数的变量,并利用多目标优化算法确定所述储能系统的多目标规划目标函数的最优解。优选的,所述规划模块,包括:第二确定单元,用于根据所述最优解中的低通滤波平滑时间常数τ确定并网功率;规划单元,用于根据所述最优解中的储能功率及所述并网功率,实时规划储能系统的充放电功率及可再生能源的并网功率。本专利技术的有益效果:本专利技术提供的技术方案,以并网功率的波动幅度最小和储能电池经济性指标最大为目标分别建立储能规划目标函数,通过多目标寻优的方式,对并网功率波动和储能电池经济性两项指标同时进行非支配优化,获得一系列Pareto最优解集,从而获取多目标寻优的储能规划方案,基于本专利技术提供的储能系统规划方案,能够有效改善可再生能源电站的输出功率,缓解对电力系统产生的负面影响,保证电网系统的高效稳定运行,为决策者在对电网系统进行储能规划时提供有力的参考依据。附图说明图1是本专利技术一种储能规划方法的流程图;图2是本专利技术实施例中应用场景结构示意图;图3是本专利技术实施例中第二代非支配排序遗传算法流程图;图4是本专利技术一种储能规划装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的一种储能规划方法,通过多目标寻优的方式优化储能系统的规划方案,从而保证电网系统高效稳定运行,如图1所示,包括:101.分别建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;其中,所述目标函数包括:储能第一目标函数和储能第二目标函数;所述储能第一目标函数取并网功率的波动幅度最小值;所述储能第二目标函数取储能电池经济性指标最大值;所述约束条件包括储能系统的约束数据。102.确定所述多目标规划函数的最优解;103.根据所述最优解对电站进行储能规划。例如,本专利技术实施例中提供的一种应用场景中可再生能源电站和储能系统的联合出力图,如图2所示,由可再生能源电站发电系统、储能系统、两个变流器、一个并网变压器和一个中央控制单元组成,可再生能源电站和储能系统分别通过变流器与交流母线连接,交流母线通过变压器并入电网。并网功率为可再生能源电站的发电功率和储能系统的充电功率之差。中央处理单元接收可再生能源电站预测模型的输出功率数据、电站并网调度数据和储能系统的约束数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能规划方法,其特征在于:分别建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;确定所述多目标规划函数的最优解;根据所述最优解对电站进行储能规划。

【技术特征摘要】
1.一种储能规划方法,其特征在于:分别建立储能系统的多目标规划目标函数及其约束条件;确定所述多目标规划函数的最优解;根据所述最优解对电站进行储能规划。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标函数包括:储能第一目标函数和储能第二目标函数;其中,所述储能第一目标函数取并网功率的波动幅度最小值;所述储能第二目标函数取储能电池经济性指标最大值;所述约束条件包括储能系统的约束数据。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述储能第一目标函数:上式中,PC(k)为k时刻的并网功率,λd为超出功率波动范围的单位惩罚因子,N为采样时刻总数,其中,PClimit为并网功率变化速率限值。4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述储能第二目标函数:上式中,Pmax为储能系统最大功率,λP为储能系统最大功率的费用系数,Emax为储能系统最大容量,λE为储能系统最大容量的费用系数,Ecycle为控制时段内循环电量,λmv为控制时段内循环电量的费用系数,其中:上式中,PS(k)为k时刻储能功率,ΔT为控制时间间隔。5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述储能系统约束数据包括:可再生能源电站的并网功率约束、低通滤波平滑时间常数约束、储能系统的荷电状态和充放电功率约束;按下式建立可再生能源电站并网功率约束:Pc(k)≤min{Pcref,Pcline},k=1,...,N上式中,PC(k)为k时刻的并网功率,Pcref为可再生能源电站并网功率上限,Pcline为并网线路最大传输功率,N为采样时刻总数;按下式建立低通滤波平滑时间常数约束:τmin≤τ≤τmax上式中,τ为低通滤波平滑时间常数,τmin为低通滤波平滑时间常数下限,τmax为低通滤波平滑时间常数上限;按下式建立储能系统的荷电状态约束:SOCmin≤SOC(k)≤SOCmax,k=1,...,N上式中,SOC(k)为k时刻储能系统荷电状态,SOCmin为k时刻储能系统荷电状态下限,SOCmax为k时刻储能系统荷电状态上限;按下式建立充放电功率约束:上式中,PS(k)为k时刻储能功率,PR为储能系统额定功率,ER为储能...

【专利技术属性】
技术研发人员:李建林张璜修晓青谢志佳田春光惠东
申请(专利权)人:中国电力科学研究院国家电网公司国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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