一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法和系统技术方案

本公开公开的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法和系统，包括：采集用户侧分布式能源系统的能源费用，及系统内各单元设备的物理参数和经济参数；对构建好的双层优化配置模型求解，获得系统运行方式和容量配置的最佳调度方案；双层优化配置模型，包含内层调度优化模型和外层规划模型，内层调度优化模型以系统日经济运行成本最小为目标,输出系统运行方式的优化调度和日经济运行成本，外层规划模型以系统全寿命周期内等年值成本最小为目标,输出系统容量配置方案和等年值成本。实现对系统运行方式和容量配置的同时优化调度，且该调度方案满足系统的最优经济运行要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法和系统
本公开涉及一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法和系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。用户侧分布式能源系统在不同地理分布位置接入城市配电网，可协同调度各类分布式能源，实现能源的互补利用，对提高可再生能源的就地消纳能力，提升能源综合利用效率具有重要意义，相关研究受到了广泛关注。然而，可再生能源出力具有极强的随机特性，加之与负荷的不匹配性加重了系统运行的复杂程度，对系统运行的稳定性、安全性、可靠性提出了挑战。储能系统可打破能量的时间和空间限制，有效平抑可再生能源出力的随机性和波动性,是解决上述问题的有效手段。目前针对用户侧储能系统的优化配置的研究，提出了电池和超级电容器的混合储能系统，由超级电容器辅助电池储能系统进行工作，按照频率特性对系统功率波动进行分段补偿；有研究利用蓄热装置来打破热电联供机组的“以热定电”的约束，使热电联供机组能够运行在热电解耦的工作状态，有效扩大联供机组的功率调节范围，减少了系统弃风量，增大了系统对可再生能源的消纳水平。然而，目前未有对储电/储热混合储能系统协同优化配置的有效方法，由此限制了系统可再生能源利用水平，系统经济性受到了严重影响。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法和系统，通过构建以系统经济性为目标的双层优化配置模型，实现对用户侧分布式能源系统运行方式和容量配置的同时优化调度，且该调度方案满足系统的最优经济运行要求。为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一个或多个实施例提供了一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，包括：采集用户侧分布式能源系统的能源费用，及系统内各单元设备的物理参数和经济参数；对构建好的双层优化配置模型求解，获得系统运行方式和容量配置的最佳调度方案；双层优化配置模型，包含内层调度优化模型和外层规划模型，内层调度优化模型以系统日经济运行成本最小为目标，以系统能源费用、系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及外层规划模型输出的系统容量配置为输入，输出系统运行方式的优化调度和日经济运行成本，外层规划模型以系统全寿命周期内等年值成本最小为目标，以系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及内层调度优化模型的输出为输入，输出系统容量配置方案和等年值成本。一个或多个实施例提供了一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置系统，包括：采集模块，用于采集系统能源费用、设备物理参数、设备经济参数、系统参数和储能经济参数；求解模块，对建立的双层优化配置模型求解，获得系统运行方式和容量配置的最佳调度方案；双层优化配置模型，包含内层调度优化模型和外层规划模型，内层调度优化模型以系统日经济运行成本最小为目标,以系统能源费用、系统内各设备的物理参数和经济参数，及外层规划模型输出的系统容量配置为输入，输出系统运行方式的优化调度和日经济运行成本，外层规划模型以系统全寿命周期内等年值成本最小为目标,以系统内各设备的物理参数和经济参数，及内层调度优化模型的输出为输入，输出系统容量配置方案和等年值成本。一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开建立了以系统日经济运行成本最小为目标的内层调度优化模型，和系统全寿命周期内等年值成本最小为目标的外层规划模型，通过对建立的双层规划配置模型求解，实现了对系统运行方式和容量配置的同时优化调度，且在该优化调度方案下，系统具备最优的经济性指标。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为典型的用户侧分布式能源系统通用母线式结构图；图2为本公开双层优化配置模型架构图；图3为本公开遗传算法的具体流程；图4为本公开用户侧分布式能源系统混合储能规划案例系统；图5为本公开实施案例母线式结构图；图6是本公开案例夏季各种负荷情况以及光伏出力情况；图7是本公开案例冬季各种负荷情况以及光伏出力情况；；图8是本公开案例春/秋季各种负荷情况以及光伏出力情况；；图9(a)-(d)是本公开案例冬季工作日储能前后功率平衡图；图10(a)-(d)是本公开案例夏季工作日储能前后功率平衡图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。实施例1在该实施例中，首先建立了用户侧分布式能源系统，包括，能源生产单元模型、能源转换单元模型、混合储能单元模型，并基于通用母线模型对用户侧分布式能源系统进行整体描述。建立的能源生产单元模型包括：燃气锅炉模型、冷热电联供机组模型和光伏发电装置模型，具体为：1)燃气锅炉(GB)燃气锅炉以天然气为燃料，以液体为介质传输热能，是分布式能源系统中的常用的供热设备,燃气锅炉的模型可以用公式(1)表示：HtGBΔt＝FtGBηGB(1)其中，HtGB表示t时刻燃气锅炉的向负荷提供的热功率；FtGB表示燃气锅炉燃烧天然气所消耗的燃料热能；ηGB是燃气锅炉的工作效率。同时，燃气锅炉输出功率水平限制可表示为公式(2)，其中HRGB是燃气锅炉的额定功率：2)冷热电联供机组(CCHP)CCHP机组主要由发电机、溴冷机两部分组成。首先天然气在微型燃气轮机中燃烧做功，释放的高品位能量用于电能的生产，同时在溴冷机中对排出的高温烟气进行余热回收利用，供给用户侧的冷、热负荷需求。冷热电联供机组的冷/热电耦合关系，可以表示为机组供电量和供热/冷量关于燃料消耗量的数学函数关系。为了简化问题，本公开采用经过简化后的线性模型，假设热电联供机组每生产一定量的电能时，制冷制热量是一定的，用αCCHP1表示溴冷机制热系数，用αCCHP2表示溴冷机制热系数，另外用ηCCHP表示气电转换比：同时，机组在运行时输出功率水平限制可以表示为公式(4)：其中，PminCCHP表示联供机组的输出功率下限；PmaxCCHP表示联供机组的输出功率的上限。3)光伏发电装置(PV)光伏的出力主要是由照射到光伏表面的光照强度、系统的运行工况和光伏物理参数等综合决定的。通常情况下，光伏的输出特性可由一条P-G曲线加以描述，其中P表示光伏的输出功率，G表示光照强度。式中，fPV为光伏的功率降额因数，用以表征光伏表面尘垢和老化等因素引起输出功率下降，一般取0.9；PPV,R为光伏峰值容量(kWp)，GT为实际光照度(kW/m2)，GT,S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，包括：/n采集用户侧分布式能源系统的能源费用，及系统内各单元设备的物理参数和经济参数；/n对构建好的双层优化配置模型求解，获得系统运行方式和容量配置的最佳调度方案；/n双层优化配置模型，包含内层调度优化模型和外层规划模型，内层调度优化模型以系统日经济运行成本最小为目标,以系统能源费用、系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及外层规划模型输出的系统容量配置为输入，输出系统运行方式的优化调度和日经济运行成本，外层规划模型以系统全寿命周期内等年值成本最小为目标,以系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及内层调度优化模型的输出为输入，输出系统容量配置方案和等年值成本。/n

【技术特征摘要】
1.一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，包括：
采集用户侧分布式能源系统的能源费用，及系统内各单元设备的物理参数和经济参数；
对构建好的双层优化配置模型求解，获得系统运行方式和容量配置的最佳调度方案；
双层优化配置模型，包含内层调度优化模型和外层规划模型，内层调度优化模型以系统日经济运行成本最小为目标,以系统能源费用、系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及外层规划模型输出的系统容量配置为输入，输出系统运行方式的优化调度和日经济运行成本，外层规划模型以系统全寿命周期内等年值成本最小为目标,以系统内各单元设备的物理参数和经济参数，及内层调度优化模型的输出为输入，输出系统容量配置方案和等年值成本。


2.如权利要求1所述的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，用户侧分布式能源系统，包括能源生产单元、能源转换单元及混合储能单元，并基于通用母线模型对用户侧分布式能源系统进行整体描述。


3.如权利要求1所述的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，日经济运行成本，包括，日燃料成本、日运行维护成本和日购电成本。


4.如权利要求2所述的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，内层调度优化模型的约束条件，包括等式约束条件和不等式约束条件。


5.如权利要求4所述的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，等式约束条件，包括，母线功率平衡和混合储能单元的储能状态在调度周期始末不变。


6.如权利要求4所述的一种用户侧分布式能源系统混合储能优化配置方法，其特征在于，不等式约束条件，包括，
能源生产单元出力在出力的上下限范围内；
能源转换单元的输入功率不超过允许输入功率上限；
混合储能单元的存储能量处于允许的最大最小存储能量之间，充放电功...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴奎华，蒋德玉，冯亮，李沛东，卢志鹏，魏飞，张恒，王士勇，王龙凯，杨国军，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司临沂供电公司，国网山东省电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37