含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统，所述方法包括：获取配电网的数据；根据获取的数据，建立并求解模型获得储能系统功率和储能系统容量；根据储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数；根据获取的数据和储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解模型得到主动配电网储能系统选址规划方案。本发明专利技术的方法，一方面可用于确定配置的储能系统的容量和功率，另一方面可用于确定储能系统的选址方案，即可确定的储能系统的接入位置。本发明专利技术提出的方法中所配置的储能系统可适应分布式光伏接入，提升了配电系统的安全稳定性。

Location Planning Method and System for Energy Storage System of Active Distribution Network with Photovoltaic

【技术实现步骤摘要】
含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统
本专利技术涉及电力系统规划与运行
，更具体地，涉及一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统。
技术介绍
光伏组件成本的降低和光电转换效率的提高大大促进了分布式光伏在配电网中的应用。目前，已有大量分布式光伏接入配电网。分布式光伏规模化接入后，配电系统由分配电能的角色改变为具有收集电能、储存电能和分配电能等多种功能的主动配电网，使得配电系统的功能和结构发生了根本性的变化，配电系统将变为潮流多向流动的主动系统，这一变化对有功-频率控制和无功电压控制的现有运行控制架构都带来了巨大的挑战，特别是当配电系统中的分布式光伏接入容量较大时，极容易引起电压抬升越限问题，维持配电系统的安全稳定运行具有极大的困难。针对高渗透率分布式光伏接入问题，现有的调节手段(比如调整电网侧的变电站主变档位或母线电压，或改变负荷侧的配电变压器抽头和无功补偿设备的投切状态)的响应速度往往较长，无法快速匹配分布式光伏出力的快速变化。储能系统作为一种具有快速响应速度的电能储存装置，在配电网中配置储能系统可有效缓解规模化光伏出力的间歇、随机波动，有助于从根本上解决光伏出力骤升或骤降引起的电压越限问题。但是，目前仍缺乏适应大规模光伏接入的主动配电网储能系统选址规划方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统，来适应大规模光伏接入。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，所述方法包括：S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；S20：根据S10获取的数据，建立并求解主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案。可选的，所述步骤S20具体包括以下步骤：S21：从运行日集合Λ中选取运行日d，d∈Λ；定义运行日d中，小时级别的时间断面集合为Γd，配电网系统违反运行约束的时间断面集合为S22：针对Γd中的每个时间断面t(t∈Γd,d∈Λ)进行潮流计算分析，筛选出配电网系统违反运行约束的时间断面并获取相应的总分布式光伏出力Ptviolate；S23：针对每个时间断面基于Ptviolate分别计算配电网系统不违反运行约束时的最大分布式光伏允许出力Ptadmit；S24：针对每个时间断面计算储能系统功率的随机样本具体计算公式如下：S25：根据储能系统功率的随机样本计算储能系统功率PESS，具体计算公式如下：PESS＝F{f(PESS)＝x％}(2)式中，x％表示规划储能系统功率为PESS时预设的概率百分数，f(PESS)为储能系统功率的概率分布，式(2)表示PtESS不大于PESS的概率为x％；S26：根据储能系统功率的随机样本计算储能系统容量的随机样本具体计算公式如下：S27：根据储能系统容量的随机样本计算储能系统功率EESS，具体计算公式如下：EESS＝F{f(EESS)＝y％}(4)式中，y％为规划储能系统容量为EESS时预设的概率百分数，f(EESS)为储能系统容量的概率分布，式(4)表示不大于EESS的概率为y％。可选的，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型包括目标函数和约束条件：所述目标函数以最小化主动配电网运行成本为条件建立，具体如下所示：式中，F为配电网的运行成本；T为总时间断面数量；Ps,t为第t时段配电变压器根节点的有功功率；Δt为每个时间断面的时间间隔；ΩESS和ΩDG分别为储能系统和分布式光伏的并网节点集合；和分别为第t时段储能系统注入节点i的充电和放电功率；和分别为第t时段分布式光伏的注入节点i的有功功率和最大有功功率预测值；为配电网向上级电网的购电成本系数；和分别为第t时段储能系统的充电和放电价格系数；为弃光的惩罚电价系数；所述约束条件包括主动配电网节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器根节点的运行功率约束、储能系统选址与运行约束、静止无功补偿器运行约束、电容器组运行约束和分布式电源运行约束。可选的，所述主动配电网节点功率平衡约束，具体如下所示：Pij,t+Pji,t＝rijlij,t(9)Qij,t+Qji,t＝xijlij,t(10)式中，Θ和E分别为节点和线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；对于线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和vi,t分别为第t时段节点i的电压幅值和方值；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；和分别为第t时段发电机、负荷和分布式光伏注入节点i的有功功率；和分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充电和放电功率；和分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；为与节点i连接的节点集合，j为所述节点集合的集合元素。可选的，所述定节点电压幅值约束，具体如下所示：式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；所述线路电流约束，具体如下所示：式中，Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界。可选的，所述配电变压器根节点的运行功率约束，具体如下所示：式中，Ps,t和Qs,t分别为第t时段配电变压器根节点的有功功率和无功功率；和分别为配电变压器根节点的有功功率下界和上界；和分别为配电变压器根节点的无功功率下界和上界；可选的，所述储能系统选址与运行约束，具体如下所示：式中，αi为二进制变量，当储能系统连接于节点i时，αi＝1，否则αi＝0；和分别为第t时段连接于节点i的电力储能系统的充放电状态变量；和分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充放电功率；和分别为连接于节点i的电力储能系统的充电功率下限和上限；和分别为连接于节点i的电力储能系统的放电功率下限和上限；为第t时段连接于节点i的储能系统的容量；和分别为连接于节点i的储能系统的容量下限和上限；和分别为连接于节点i的储能系统的充放电效率系数；Δt为相邻时间断面之间的时间间隔。可选的，所述静止无功补偿器运行约束，具体如下所示：式中，为第t时段连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率；和分别为连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率下界和上界；所述电容器组运行约束，具体如下所示：式中，和分别为第t时段连接在节点i的电容器组的无功功率补偿量和投运的电容组数；和分别为连接在节点i的电容器组的最大电容组数和投运一组电容时的无功功率补偿量。可选的，所述分布式电源运行约束，具体如下所示：式中，和分别为第t时段连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述方法包括：S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；S20：根据S10获取的数据，建立并求解所述主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述方法包括：S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；S20：根据S10获取的数据，建立并求解所述主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案。2.根据权利要求1所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：S21：从运行日集合Λ中选取运行日d，d∈Λ；定义运行日d中，小时级别的时间断面集合为Γd，配电网系统违反运行约束的时间断面集合为S22：针对Γd中的每个时间断面t(t∈Γd,d∈Λ)进行潮流计算分析，筛选出配电网系统违反运行约束的时间断面并获取相应的总分布式光伏出力Ptviolate；S23：针对每个时间断面基于Ptviolate分别计算配电网系统不违反运行约束时的最大分布式光伏允许出力Ptadmit；S24：针对每个时间断面计算储能系统功率的随机样本具体计算公式如下：S25：根据储能系统功率的随机样本计算储能系统功率PESS，具体计算公式如下：PESS＝F{f(PESS)＝x％}(2)式中，x％表示规划储能系统功率为PESS时预设的概率百分数，f(PESS)为储能系统功率的概率分布，式(2)表示PtESS不大于PESS的概率为x％；S26：根据储能系统功率的随机样本计算储能系统容量的随机样本具体计算公式如下：S27：根据储能系统容量的随机样本计算储能系统功率EESS，具体计算公式如下：EESS＝F{f(EESS)＝y％}(4)式中，y％为规划储能系统容量为EESS时预设的概率百分数，f(EESS)为储能系统容量的概率分布，式(4)表示不大于EESS的概率为y％。3.根据权利要求1所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型包括目标函数和约束条件：所述目标函数以最小化主动配电网运行成本为条件建立，具体如下所示：式中，F为配电网的运行成本；T为总时间断面数量；Ps,t为第t时段配电变压器根节点的有功功率；Δt为每个时间断面的时间间隔；ΩESS和ΩDG分别为储能系统和分布式光伏的并网节点集合；和分别为第t时段储能系统注入节点i的充电和放电功率；和分别为第t时段分布式光伏的注入节点i的有功功率和最大有功功率预测值；为配电网向上级电网的购电成本系数；和分别为第t时段储能系统的充电和放电价格系数；为弃光的惩罚电价系数；所述约束条件包括主动配电网节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器根节点的运行功率约束、储能系统选址与运行约束、静止无功补偿器运行约束、电容器组运行约束和分布式电源运行约束。4.根据权利要求3所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述主动配电网节点功率平衡约束，具体如下所示：Pij,t+Pji,t＝rijlij,t(9)Qij,t+Qji,t＝xijlij,t(10)式中，Θ和E分别为节点和线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；对于线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和νi,...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永进，钟伟，陈小明，吕国全，翁兴航，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司韶关供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44