一种基于两部制电价体系的储能控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于两部制电价体系的储能控制方法，采用总体平均经验模态分解方法将不平衡功率分解为高频和低频分量，分由超级电容和蓄电池进行平抑，采用集合经验模态分解EEMD将不平衡功率分解为一系列固有模态函数，有效避免传统经验模态分解EMD存在的模态混叠效应，提高瞬时频率的准确性，以需量收益和混储全寿命周期成本为目标，利用帝国主义竞争算法实现储能容量的优化配置，本发明专利技术拥有基于大工业电价独特的混合储能容量配置模型，充分考虑由基本电价、电度电价和功率因数调整电费三部分构成两部制电价，充分考虑最大需量和变压器容量择优的计费规则，考虑用电负荷的峰均比，使得优化结果更为合理。

An Energy Storage Control Method Based on Two-part Electricity Price System

【技术实现步骤摘要】
一种基于两部制电价体系的储能控制方法
本专利技术涉及大工业用户侧储能配置
，尤其是涉及一种基于两部制电价体系的储能控制方法。
技术介绍
大工业用电实行两部制电价，电价由基本电价、电度电价和功率因数调整电费三部分构成。基本电价是按照工业企业的变压器容量或最大需用量(即一月中每15分钟或30分钟平均负荷的最大值)作为计算电价的依据，由供电部门与用电部门签订合同，确定限额，每月固定收取，不以实际耗电数量为转移。电度电价是指按用户实用电量(千瓦)计算的电价；功率因数调整电费是指根据用户月加权平均功率因数调整减收或增收的电费。混合储能系统由于能够实现电能的时空转移，从而被认为是平抑风电功率波动、提高电网接纳风电能力的有效手段，混合储能系统包括能量型储能系统和功率型储能系统。能量型储能系统响应速度慢、循环寿命低，难以调控风力发电功率高频波动分量；功率型储能系统能量密度低，难以调控长时间尺度风力发电功率波动。混合储能系统，集成了循环次数高、功率密度高和容量大等优点，在一定程度上解决了单独使用功率型或能量型储能系统受能量密度和运行寿命等因素制约的问题。然而，对于功率型和能量型构成的混合储能系统的能量分配原则成为了使用混合储能系统平抑风电波动的限制因素。储能系统造价较为昂贵，并且寿命有限，如何分配混合储能系统出力以平抑风电有功功率波动并基于协调控制配置经济合理有效的混合储能系统容量方案，成为一类亟需解决的问题。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现没有一套针对大工业企业用电的混合储能容量配置优化策略。现有技术中至少存在协调控制未对功率型储能进行保护，分频精读不够，优化过程精度低、计算速度慢和适应度小等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于两部制电价体系的储能控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于两部制电价体系的储能控制方法，包括以下步骤：步骤1：采集联络变压器下游母线相关功率；步骤2：建立含混合储能的电网功率平衡模型；步骤3：将相关功率信号利用总体平均经验分解分解为不同频率功率信号；步骤4：基于分配结果建立相关经济优化模型和约束条件；步骤5：通过优化计算后得出储能系统最优配置容量并据此对储能系统进行整体对应配置控制。进一步地，所述步骤2中的电网功率平衡模型，其描述公式为：PHESS(t)＝Pload(t)-Pdg(t)-Pex(t)式中，PHESS(t)为混合储能系统放电功率，放电时大于0，充电时小于0，Pload(t)为负荷功率，Pdg(t)为分布式电源输出功率，Pex(t)为电网交换功率。进一步地，所述步骤4中的相关经济优化模型的目标函数为针对每月储能全寿周期成本C1与变压器容量计费的基本电费C2和月度电度电费和功率因数调整电费C3三者总和的取最小值。进一步地，所述每月储能全寿周期成本C1，其计算公式为：C1＝Csys+Crep+Ce+CrecCsys＝Cbat+CPCS+CBOPCe＝Ce_pPratCrec＝γCsys式中，Csys为安装成本，Crep为更换成本，Ce为年运行维护成本，Crec为回收价值，Cbat为储能成本，CPCS为PCS成本，CBOP为辅助设施成本，α为储能安装成本年均下降比例，k1为储能本体更换次数，Ce_p为储能在单位功率下的年均用电成本，Prat为储能的额定功率，γ为回收系数，n为自然数。进一步地，所述变压器容量计费的基本电费C2，其计算公式为：式中，PLmax为用户最大需量，PT为变压器容量，k为容量需量电价比，θ为变压器利用率。进一步地，所述月度电度电费和功率因数调整电费C3，其计算公式为：式中，n1为分时电价，Pnon为不平衡功率，Ccos为功率因数调整电费。进一步地，所述步骤4中的约束条件包括能量型储能约束条件、功率型储能约束条件和峰谷差约束条件。进一步地，所述能量型储能约束条件，其描述公式为：式中，Pba(t)、Eba(t)、SOC(t)分别为蓄电池的功率、容量和储能电荷，Pba_min、Pba_max分别为蓄电池的功率的最小值和最大值，SOCmin、SOCmax分别为蓄电池的储能电荷的最小值和最大值，Eba_min、Eba_max分别为蓄电池的容量的最小值和最大值。进一步地，所述功率型储能约束条件，其描述公式为：式中，Psc(t)、Esc(t)、Vsc(t)分别为超级电容的功率、容量和电压，Psc_min、Psc_max分别为超级电容的功率的最小值和最大值，Esc_min、Esc_max分别为超级电容的容量的最小值和最大值，Vsc_min、Vsc_max分别为超级电容的电压的最小值和最大值。进一步地，所述峰谷差约束条件，其描述公式为：Ploadmin(t)＜Pnon(t)＜Ploadmax(t)式中，Pnon(t)为不平衡功率，Ploadmin(t)、Ploadmax(t)分别为大工业当天用电负荷的最小值和最大值。与现有技术相比，本专利技术具有一下优点：(1)本专利技术是一套专门针对大工业企业用电场景的混合储能容量配置优化策略，具有良好的应用性。(2)本专利技术的技术方案，采用集合经验模态分解EEMD将不平衡功率分解为一系列固有模态函数，可以有效避免传统经验模态分解EMD存在的模态混叠效应，提高瞬时频率的准确性。(3)本专利技术的技术方案，在考虑需量收益和储能全寿命周期成本包括安装成本、更换成本、年运行维护成本以及回收价值的基础上，建立混合储能的经济模型将更为准确的分析混合储能的最优容量。(4)在寻优算法上，所使用的帝国主义竞争算法相较于传统的GA、PSO等智能算法，具有收敛速度更快、全局性更好地特点，从而大大降低了大工业用户的用电成本。(5)本专利技术有效地提出了大工业用户在两部制电价体系下的成本节约方法，充分考虑以最大需量与变压器容量为标准的电价支付，合理利用混合储能容量配置来优化需量收益和混合储能系统成本，所使用的帝国主义竞争算法相较于传统的GA、PSO等智能算法，具有收敛速度更快、全局性更好地特点，从而大大降低了大工业用户的用电成本。附图说明图1为本专利技术混合储能容量分配控制方法的具体流程图；图2为本专利技术混合储能系统功率流动示意图。具体实施方式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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例如图1和图2所示为本专利技术技术方案对应的实施例的具体流程以及能量流动示意图，具体流程步骤如下：a.采集联络变压器下游母线的分布式电源发电功率、大工业用电负荷功率以及与大电网的交换功率。b.建立含混合储能的电网功率平衡模型。为了使发电功率能够跟踪负荷功率，维持电网中功率平衡，保证其安全可靠运行，大工业电网须配置储能系统。根据能量守恒定律(不考虑能量损耗)以及微电网运行约束，可以得到以下关系：PHESS(t)＝Pload(t)-Pdg(t)-Pex(t)式中，PHESS(t)为混合储能系统放电功率，放电时大于0，充电时小于0，Pload(t)为负荷功率，Pdg(t)为分布式电源输出功率，Pex(t)为电网交换功率。c.利用储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集联络变压器下游母线相关功率；步骤2：建立含混合储能的电网功率平衡模型；步骤3：将相关功率信号利用总体平均经验分解分解为不同频率功率信号；步骤4：基于分配结果建立相关经济优化模型和约束条件；步骤5：通过优化计算后得出储能系统最优配置容量并据此对储能系统进行整体对应配置控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集联络变压器下游母线相关功率；步骤2：建立含混合储能的电网功率平衡模型；步骤3：将相关功率信号利用总体平均经验分解分解为不同频率功率信号；步骤4：基于分配结果建立相关经济优化模型和约束条件；步骤5：通过优化计算后得出储能系统最优配置容量并据此对储能系统进行整体对应配置控制。2.根据权利要求1所述的一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，所述步骤2中的电网功率平衡模型，其描述公式为：PHESS(t)＝Pload(t)-Pdg(t)-Pex(t)式中，PHESS(t)为混合储能系统放电功率，放电时大于0，充电时小于0，Pload(t)为负荷功率，Pdg(t)为分布式电源输出功率，Pex(t)为电网交换功率。3.根据权利要求1所述的一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，所述步骤4中的相关经济优化模型的目标函数为针对每月储能全寿周期成本C1与变压器容量计费的基本电费C2和月度电度电费和功率因数调整电费C3三者总和的取最小值。4.根据权利要求3所述的一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，所述每月储能全寿周期成本C1，其计算公式为：C1＝Csys+Crep+Ce+CrecCsys＝Cbat+CPCS+CBOPCe＝Ce_pPratCrec＝γCsys式中，Csys为安装成本，Crep为更换成本，Ce为年运行维护成本，Crec为回收价值，Cbat为储能成本，CPCS为PCS成本，CBOP为辅助设施成本，α为储能安装成本年均下降比例，k1为储能本体更换次数，Ce_p为储能在单位功率下的年均用电成本，Prat为储能的额定功率，γ为回收系数，n为自然数。5.根据权利要求3所述的一种基于两部制电价体系的储能控制方法，其特征在于，所述变压器容量计...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊杰，方济城，刘军，邵凌峰，刘子琦，朱彬斌，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31