一种基于需量管理的储能两阶段优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，先读入用户的历史数据；然后构建月前储能评估模型；再通过建立的月前储能评估模型利用Cplex求解器得出月前申报需量值和配置的储能容量；并建立日前储能评估模型；再通过建立的日前储能评估模型利用Cplex求解器计算第i天储能的充放电功率；然后判断i是否大于31，如果i不大于31则继续计算第i天储能的充放电功率，如果i大于31则判断评估是否适合加装储能，如果不适合加装储能则退出，如果适合加装储能则输出调度指令并结束。本发明专利技术以经济性最优，为加装储能意向的用户，确定储能安装容量，优化储能的充放电策略。

A two stage optimization method for energy storage based on demand management

The invention discloses a two-stage optimization method of energy storage based on demand management, which reads in the historical data of users first, then constructs a pre-month energy storage evaluation model, then obtains the declared demand value and the allocated energy storage capacity by using the Cplex solver through the established pre-month energy storage evaluation model, and establishes a pre-month energy storage evaluation model. The Cplex solver is used to calculate the charging and discharging power of the stored energy on the first day, and then to determine whether I is greater than 31, if I is less than 31, to continue to calculate the charging and discharging power of the stored energy on the second day, if I is greater than 31, to determine whether the evaluation is suitable for adding and storing energy, if not suitable for loading and discharging energy, if it is not, to withdraw. It is suitable for adding energy storage, and outputs the dispatching instructions and ends. The invention has the best economy, determines the installation capacity of energy storage for the user who intends to install energy storage, and optimizes the charging and discharging strategy of energy storage.

【技术实现步骤摘要】
一种基于需量管理的储能两阶段优化方法
本专利技术属于用户侧储能领域，特别涉及一种基于需量管理的储能两阶段优化方法。
技术介绍
2016年6月，国家能源局下发通知，决定开展储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿机制试点，同时鼓励各企业投资建设电储能设施，鼓励电储能设施与新能源、电网的协调优化运行，鼓励分布式电储能设施在客户侧的建设。但随着我国电力体制改革的推进，用户侧储能市场存在潜在的盈利机会，而盈利途径以及经济效益是其实现商业化应用的关键。但现今储能成本较高，用户若仅靠峰谷差套利和政府补贴，资金回收年限长，难以达到盈利目标，这些阻碍了储能在用户侧储能商业化应用进程。目前，国内外学者对其作了大量的理论研究，研究重点集中在储能电池研究，储能参与调频，削峰填谷等辅助服务，风储联合调度，平抑新能源波动等，但大多针对大规模储能系统，对于用户侧储能商业应用方面研究较少。国外在储能商业化上，GreenChargeNetwork公司做出成功的尝试，将安装和使用储能系统为用户降低需量电费(DemandCharges)作为其主要商业模式，同时利用政府的储能补贴进一步提升商业价值。反观国内在这方面研究和应用还很少。针对该背景下的问题，本文提出了一种需量管理捆绑峰谷套利的两阶段大用户储能优化模型。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，为推进储能商业化应用，本专利技术提供一种基于需量管理的两阶段储能优化方法，以经济性最优，为有加装储能意向的用户，确定储能安装容量，优化储能的充放电策略。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，包括如下步骤：(1)读入用户的历史数据；(2)基于需量计费规则建立以每月电度电费、每月基本电费和每月储能投资成本三者之和的最小值为目标并满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的月前储能评估模型；(3)通过建立的月前储能评估模型利用Cplex求解器得出月前申报需量值和配置的储能容量；(4)建立以将用户加装储能后收益最大作为目标并以满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的日前储能评估模型；(5)通过建立的日前储能评估模型利用Cplex求解器计算第i天储能的充放电功率；(6)判断i是否大于31，如果i不大于31则返回步骤(5)，如果i大于31则进入步骤(7)；(7)判断评估是否适合加装储能，如果不适合加装储能则退出，如果适合加装储能则进入步骤(8)；(8)输出调度指令并结束。进一步的，所述步骤(2)中建立的月前储能评估模型的目标函数为：用户的综合成本包括电度电费，采用需量计费方式的基本电费，以及储能折算到每月的投资成本费用，具体可以表示为：min(C1+C2+C3)式中：C1为每月的电度电费；C2为每月的基本电费；C3为折算到每个月的储能投资成本；其中，电度电费成本以15min为测量间隔，用户的电度电费C1计算公式具体如下：式中：m为分时电价，Pl,i.t为第i天第t个时刻的用户负荷功率；Pd,i.t为第i天第t个时刻的储能放电功率；Pc,i.t为第i天第t个时刻的储能充电功率；其中，基本电费成本为工业大用户需要在月前上报最大需量，若无需修改需量，则按系统已有的需量进行核定；根据需量计费规则，单价dx取40元/kW，每月的基本电费C2如下：式中：a为用户月前上报的最大需量；b为用户当月每15min实际用电量。其中，储能投资成本考虑到实际应用情况，储能系统的初始投资成本主要由容量成本表示，储能投资成本C3表示如下：C3＝c·S/12N式中：c为度电成本系数，即储能每单位容量的单价(元/Wh)；S为储能容量；N为储能寿命(年)。进一步的，所述步骤(2)建立的月前储能评估模型的约束条件具体如下：(2.1)：储能SOC状态约束每个时刻，储能的SOC状态始终介于限值之间，如下式所示：SOCmin≤SOCi,t≤SOCmax式中：SOCi.t为第i天第t个时刻的储能荷电状态；SOCmin，SOCmax分别为荷电状态的上下限；(2.2)：储能充放电状态约束储能的充放电状态可分为充电，放电，不充不放三种状态。为避免储能同时出现充电和放电状态，应满足下式：Bd,i,t+Bc,i,t≤1式中：Bd,i,t，Bc,i,t为0-1变量，Bd,i,t为第i天第t个时刻储能放电状态变量，当Bd,i,t为1时，表示储能处于放电状态，0为不充不放；Bc,i,t为第i天第t个时刻储能充电状态变量，当Bc,i,t为1时，表示储能处于充电状态。(2.3)：储能功率约束每个时刻，储能的充放电功率应不超过储能的额定功率，如下式所示：式中：Pdmax，Pcmax分别是储能最大充放电功率；(2.4)：储能电量前后耦合约束储能后一个时刻电量是前一个时刻电量加上充放电电量，如下式所示：式中：Ei,t+1为第i天第t+1时刻的储能电量；Ei,t为第i天第t时刻的储能电量；ηc为储能的充电效率；ηd为储能的放电效率；(2.5)：储能倍率约束假设储能容量和额定功率之间成正比，如下式所示：S＝β·P式中：S为储能容量，β为电池能量倍率，P为储能额定功率。(2.6)：峰谷差约束由于考虑到用户加装储能后，会形成新的峰谷，以原先用户负荷的峰谷差为约束条件，以减少额外进行削峰填谷的费用，如下式所示：loadi,min＜Pl,i,t-Pd,i,t+Pc,i,t＜loadi.max式中：loadi,max,，loadi,min分别为用户的第i天用电负荷的最大值和最小值。进一步的，所述步骤(4)中构建日前储能优化模型的具体步骤如下：(4.1)目标函数式中：Pl.t为优化日内第t个时刻的用户负荷功率；Pd,t为优化日内第t个时刻的储能放电功率，Pc,t为优化日内第t个时刻的储能充电功率；(4.2)约束条件该模型的约束条件与月前模型类似，满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束，不同的是时间下标从(i,t)变为t；此外，储能功率约束中由于储能容量已经确定，则储能功率限值Pdmax和Pcmax为确定值，即为月前优化中确定的预计配置的储能功率值，具体约束条件如下所示：(4.2.1)储能SOC状态约束每个时刻，储能的SOC状态始终介于限值之间，如下式所示：SOCmin≤SOCt≤SOCmax式中：SOCt为优化日内第t个时刻的储能荷电状态；(4.2.2)储能充放电状态约束储能的充放电状态可分为充电、放电和不充不放三种状态，为避免储能同时出现充电和放电状态，具体如下：Bd,t+Bc,t≤1式中：Bd,t，Bc,t为0-1变量，Bd,t表示为优化日内第t个时刻储能放电状态，Bc,t表示为优化日内第t个时刻储能充电状态；(4.2.3)储能功率约束每个时刻，储能的充放电功率应不超过储能的额定功率，如下式所示：(4.2.4)储能电量前后耦合约束储能后一个时刻电量是前一个时刻电量加上充放电电量，如下式所示：式中：Et+1为优化日内第t+1时刻的储能电量；Et为优化日内第t时刻的储能电量；(4.2.5)储能倍率约束假设储能容量和额定功率之间成正比，如下式所示：S＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)读入用户的历史数据；(2)基于需量计费规则建立以每月电度电费、每月基本电费和每月储能投资成本三者之和的最小值为目标并满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的月前储能评估模型；(3)通过建立的月前储能评估模型利用Cplex求解器得出月前申报需量值和配置的储能容量；(4)建立以将用户加装储能后收益最大作为目标并以满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的日前储能评估模型；(5)通过建立的日前储能评估模型利用Cplex求解器计算第i天储能的充放电功率；(6)判断i是否大于31，如果i不大于31则返回步骤(5)，如果i大于31则进入步骤(7)；(7)判断评估是否适合加装储能，如果不适合加装储能则退出，如果适合加装储能则进入步骤(8)；(8)输出调度指令并结束。

【技术特征摘要】
1.一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)读入用户的历史数据；(2)基于需量计费规则建立以每月电度电费、每月基本电费和每月储能投资成本三者之和的最小值为目标并满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的月前储能评估模型；(3)通过建立的月前储能评估模型利用Cplex求解器得出月前申报需量值和配置的储能容量；(4)建立以将用户加装储能后收益最大作为目标并以满足储能SOC状态约束、储能充放电状态约束、储能功率约束、储能电量前后耦合约束、储能倍率约束和峰谷差约束的日前储能评估模型；(5)通过建立的日前储能评估模型利用Cplex求解器计算第i天储能的充放电功率；(6)判断i是否大于31，如果i不大于31则返回步骤(5)，如果i大于31则进入步骤(7)；(7)判断评估是否适合加装储能，如果不适合加装储能则退出，如果适合加装储能则进入步骤(8)；(8)输出调度指令并结束。2.根据权利要求1所述的一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中建立的月前储能评估模型的目标函数为：用户的综合成本包括电度电费，采用需量计费方式的基本电费，以及储能折算到每月的投资成本费用，具体可以表示为：min(C1+C2+C3)式中：C1为每月的电度电费；C2为每月的基本电费；C3为折算到每个月的储能投资成本；其中，电度电费成本以15min为测量间隔，用户的电度电费C1计算公式具体如下：式中：m为分时电价，Pl,i.t为第i天第t个时刻的用户负荷功率；Pd,i.t为第i天第t个时刻的储能放电功率；Pc,i.t为第i天第t个时刻的储能充电功率；其中，基本电费成本为工业大用户需要在月前上报最大需量，若无需修改需量，则按系统已有的需量进行核定；根据需量计费规则，单价dx取40元/kW，每月的基本电费C2如下：式中：a为用户月前上报的最大需量；b为用户当月每15min实际用电量。其中，储能投资成本考虑到实际应用情况，储能系统的初始投资成本主要由容量成本表示，储能投资成本C3表示如下：C3＝c·S/12N式中：c为度电成本系数，即储能每单位容量的单价(元/Wh)；S为储能容量；N为储能寿命(年)。3.根据权利要求1所述的一种基于需量管理的储能两阶段优化方法，其特征在于，所述步骤(2)建立的月前储能评估模型的约束条件具体如下：(2.1)：储能SOC状态约束每个时刻，储能的SOC状态始终介于限值之间，如下式所示：SOCmin≤SOCi,t≤SOCmax式中：SOCi.t为第i天第t个时刻的储能荷电状态；SOCmin，SOCmax分别为荷电状态的上下限；(2.2)：储能充放电状态约束储能的充放电状态可分为充电，放电，不充不放三种状态。为避免储能同时出现充电和放电状态，应满足下式：Bd,i,t+Bc,i,t≤1式中：Bd,i,t，Bc,i,t为0-1变量，Bd,i,t为第i天第t个时刻储能放电状态变量，当Bd,i,t为1时，表示储能处于放电状态，0为不充不放；Bc,i,t为第i天第t个时刻储能充电状态变量，当Bc,i,t为1时，表示储能处于充电状态。(2.3)：储能功率约束每个时刻，储能的充放电功率应不超过储能的额定功率，如下式所示：式中：Pdmax，Pcmax分别是储能最大充放电功率；(2.4)：储能电量前后耦合约束储能后一个时刻电量是前一个时刻电量加上充放电电量，如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽娟，吴甜恬，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32