基于储能系统的配电网能量管理层次化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，包括：根据不同运行目标对中型储能系统的典型应用进行结构化调查；根据储能应用场景，得出储能系统典型应用的需求性分析；基于实际网络损耗的成本部分以及储能操作的固定和可变成本对储能系统的存储管理进行优化；采用PI控制器对储能系统的能量输出或吸收进行控制。本发明专利技术将资源规划方法（长期优化）与最优潮流算法相结合，优化了储能规模与运行模式，显著减少网损，提高了储能系统运行效率。通过对配电网中的储能系统进行层次化划分，设计不同层次的储能存储系统能量管理策略，对中型储能系统在配电网中的规模与运行方式进行配置，有效提高了储能系统在配电网中能量管理效率。

Hierarchical Energy Management Method for Distribution Network Based on Energy Storage System

【技术实现步骤摘要】
基于储能系统的配电网能量管理层次化方法
本专利技术公开了一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法。
技术介绍
由于非确定性分布式发电单元(如风能)在配电网中的增长，其运行特性发生了变化。典型的症状是流向输电网的潮流反转，以及线路负荷和节点电压的高度波动。在配电系统中安装和协调运行中型储能库，有助于缓解能量输入波动的影响。优化这些储能规模和管理的策略在很大程度上取决于储能运营商的运营目标，即配电网运营商可能有不同于风电场运营商或工业客户的运营目标。为了对每个特定情况制定优化的系统集成策略，根据储能应用场景与运行目标形成一种配电网能量管理策略成为一种有效的方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所提出的一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，其效益在于有效地根据不同的运行目标与应用场景，确立了储能系统短期优化与长期优化方法，有效地实现了储能系统规模的最优的配置与最优运行模式的规划，显著地减少了配电网的网络损耗，有效地提高了储能系统在配电网中的运行效率。技术方案：本专利技术公开了一种基于储能系统的配电网层次化能量管理方法，具体步骤为：储能系统在配电网中有着重要作用，储能系统的能量管理在很大程度上受储能运营商的影响。为此，专利技术了一种基于系统的配电网能量管理层次化方法。本专利技术专利根据不同的运行目标，针对储能系统在配电网中的应用，提出了以优化规模与运行管理为目的的三阶段能量管理方法，对配电网中的储能系统进行层次化划分，设计不同层次的储能存储系统能量管理策略，对中型储能系统在配电网中的规模与运行方式进行配置，有效提高了储能系统在配电网中能量管理效率。本专利技术将资源规划方法(长期优化)与最优潮流算法相结合，优化了储能规模与运行模式，显著减少网损，提高了储能系统运行效率。在进一步的实施例中，根据不同运行目标，对中型储能系统的典型应用进行结构化调查，随后，在此基础上，针对储能系统在配电网中的应用，提出一种三阶段管理方法。将优化分为三个阶段长期日程安排阶段、短期调度阶段和设定点控制阶段。将长期优化资源规划方法与短期优化最优潮流算法相结合，对高可再生输入环境中的储能系统运行进行优化。一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，包括：步骤1、根据不同运行目标对中型储能系统的典型应用进行结构化调查；根据储能应用场景，得出储能系统典型应用的需求性分析；步骤2、基于实际网络损耗的成本部分以及储能操作的固定和可变成本对储能系统的存储管理进行优化；步骤3、采用PI控制器对储能系统的能量输出或吸收进行控制。在进一步的实施例中，所述步骤1进一步为：构建长期调度阶段的能量优化模型及约束条件：WEES_min≤WEES,t≤WEES_maxPdischarge_max≤Pdischarge,tPcharge_max≤Pcharge_maxbcharge,t+bdischarge,t＜2，其中Wees，t表示t时刻的储能能量，Wees，t-1表示t-1时刻的储能能量，Pcharge，t表示t时刻的控制充电功率，ηcharge为充电总效率因子，Pdischarge，t表示t时刻的放电功率，ηcharge为放电总效率因子，bcharge，t和bdischarge，t反映实际操作模式并且是整数类型，min、max为相应物理量的上下限。在进一步的实施例中，所述步骤2进一步为：构建储能调度优化的目标函数：k为缩放因子，ploss、pcharge、pdischarge分别为损耗功率、充电功率和放电功率，α、β为相关系数，xT为控制矢量，t为时刻，χ为成本系数，q为无功功率设置，k为缩放因子，s为容量。在进一步的实施例中，所述步骤2进一步为：在一次近似下，将基准系统中每个储能节点的代价函数设置为具有高斜率的线性函数：Δploss≈(Δp)2；p为功率，T为时间周期，t为时刻，const为常数，u为节点电压。有益效果：本专利技术以优化配电网中的储能系统规模与运行方式为目的，提出一种将资源规划方法(长期优化)与最优潮流算法相结合的能量管理三阶段方法，优化了储能规模与运行模式，显著减少网损，提高了储能系统运行效率。附图说明图1是ESS应用领域定性需求分析图。图2是根据建议的管理方案生成设定点的时序图。图3是具有两级优化的三步工作原理的总体结构图。具体实施方式实施例：(1)根据储能应用场景与运行情况，储能系统存储管理进行多层次划分，并设计层次划分后的中型储能系统在配电网中的三阶段能量管理方法，对中型储能系统在配电网中的规模与运行模式进行优化。根据步骤(1)包括以下内容：11)储能系统存储管理分级首先根据不同运行目标，对中型储能系统的典型应用进行结构化调查，根据储能应用场景，得出储能系统典型应用的需求性分析，参见附图1根据如附图1所示的储能系统不同应用领域定性需求分析，对储能系统的存储关系系统进行分级，在本专利中，将其分为三个管理阶段。第一阶段，称为长期储能调度服务器，用于所有安装在配电网中的储能的长期储能操作。基于长期计划，短期储能调度实例将为储能控制器提供设置点。每个储能控制器(分散在设备级)作为设置点控制器运行。第二阶段为短期储能调度阶段，基于短期调度，该阶段储能调度算法的典型输入数据是预测数据，如可更新的输入或负载形状。“储能调度程序”计算成本函数的系数，在此基础上在第二阶段上执行“储能调度器”优化算法。第三阶段包括储能控制系统，其中执行简单的设置点控制。这三个阶段的共同之处是控和优化储存的能量含量。12)第一阶段储能系统能量管理方案设计通过对储能系统的存储关系系统进行分析，第一阶段为长期调度阶段。对于长期调度阶段的储能系统能量管理策略的设计步骤如下所示。长期调度考虑的是一个典型的一到几天前的储能计划。长期优化的目的是利用综合资源规划的方法，确定优化范围内的能源储备的最优运行。对于这种优化，本专利设计了一种包括了充电的总效率因子和放电过程的总效率因子储能系统模型，充电的总效率因子和放电过程的总效率因子等因素包括EES的所有损失。由于采样时间大，忽略该优化模型的时间常数，因此所设计的长期调度阶段的能量优化模型如公式(1)所示。其中Wees，t表示t时刻的储能能量，Wees，t-1表示t-1时刻的储能能量，Pcharge，t表示t时刻的控制充电功率，ηcharge为充电总效率因子，Pdischarge，t表示t时刻的放电功率，ηcharge为放电总效率因子。对于该能量模型的约束条件为：最后一个约束包括储能在充电或放电模式。这里，bcharge，t和bdischarge，t反映实际操作模式并且是整数类型。因此，优化成为混合整数线性规划问题。长时间储能调度阶段优化的一般目标是：优化过程既包括对用户负荷的预测，也包括对分布式发电的预测。对于一天前15分钟采样时间的优化问题，需要解决96个时间步长的优化问题，并对储能系统的优化运行进行计算。此调度阶段的结果是短期调度阶段使用的ESS成本函数的因素矩阵。13)第二阶段储能系统能量管理方案设计第二阶段的储能系统的存储管理为短期调度阶段，其设计步骤如下：储能调度优化的目标函数包括反映实际网络损耗的成本部分以及储能操作的固定和可变成本(见等式(4))。控制矢量包括ESS输入的有功和有功功率的设置点(假设存在Q-控制)：在优化过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，其特征在于，包括：步骤1、根据不同运行目标对中型储能系统的典型应用进行结构化调查；根据储能应用场景，得出储能系统典型应用的需求性分析；步骤2、基于实际网络损耗的成本部分以及储能操作的固定和可变成本对储能系统的存储管理进行优化；步骤3、采用PI控制器对储能系统的能量输出或吸收进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，其特征在于，包括：步骤1、根据不同运行目标对中型储能系统的典型应用进行结构化调查；根据储能应用场景，得出储能系统典型应用的需求性分析；步骤2、基于实际网络损耗的成本部分以及储能操作的固定和可变成本对储能系统的存储管理进行优化；步骤3、采用PI控制器对储能系统的能量输出或吸收进行控制。2.根据权利要求1所述的基于储能系统的配电网能量管理层次化方法，其特征在于，所述步骤1进一步为：构建长期调度阶段的能量优化模型及约束条件：WEES_min≤WEES,t≤WEES_maxPdischarge_max≤Pdischarge,tPcharge_max≤Pcharge_maxbcharge,t+bdischarge,t＜2，其中Wees，t表示t时刻的储能能量，Wees，t-1表示t-1时刻的储能能量，Pcharge，t表示t时刻的控制充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊鹏，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32