一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法技术

本发明专利技术提供了一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，包括步骤：步骤S1：分别针对需求侧管理中的分时电价、可削减负荷及可平移负荷进行建模；步骤S2：分别针对储能技术中的寿命特性、运行特性进行建模；步骤S3：建立计及安全稳定约束的智慧城镇配电网运行优化模型；步骤S4：将步骤S1中优化模型转化为最小化光伏弃光的条件风险值；步骤S5：基于聚类过程，对光伏出力海量场景进行削减，生成典型场景，作为配电网运行优化模型输入变量；步骤S6：对配电网潮流方程进行二阶锥松弛，将优化问题转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解。本发明专利技术能够解决光伏出力的随机性、间歇性和波动性给电力系统安全稳定运行带来的问题。行带来的问题。行带来的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法


[0001]本专利技术涉及智慧城镇配电网运行
，特别是一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着光伏渗透率在智慧城镇配电网中的不断提升，光伏出力的随机性、间歇性和波动性给电力系统安全稳定运行带来了巨大挑战，并可能造成节点电压越限、线路潮流过载、系统网损过大等不良影响，削弱智慧城镇配电网的安全性与经济性。高比例分布式光伏接入后，其复杂的时空分布特性进一步增加了其调控难度。区别于传统配电网，智慧城镇配电网中广泛存在的智能量测单元、通信链路、能源管理系统、数据处理中心等，能够充分发挥物联网技术、云计算技术、大数据技术、空间地理信息集成技术在建设智慧城镇中的积极作用，促进清洁能源利用提质增效、城镇建设绿色集约。
[0003]在上述信息技术的支撑下，通过优化储能出力方案和需求侧管理方案来应对高比例分布式光伏接入智慧城镇配电网所带来的不良影响成为可能。现有研究主要通过电池储能和需求侧管理来应对上述不良影响，其中，电池储能通过储能和释能过程，达到削峰填谷和提供备用的效果，而需求侧管理则能够充分利用用户的可响应资源，促进合理用能。高比例分布式光伏接入背景下，如何充分挖掘智慧城镇配电网中电池储能和需求侧管理在应对上述不良影响方面的潜力，在保证系统安全稳定运行的前提下进一步促进分布式光伏消纳，是亟需解决的科学问题，具备重大的理论研究价值和工程实践意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对系统，能够解决光伏出力的随机性、间歇性和波动性给电力系统安全稳定运行带来的问题。
[0005]本专利技术采用以下方案实现：一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：利用需求侧管理作为分布式光伏接入应对手段，分别针对需求侧管理中的分时电价、可削减负荷及可平移负荷进行建模；
[0007]步骤S2：利用储能电池作为分布式光伏接入应对手段，分别针对储能技术中的寿命特性、运行特性进行建模；
[0008]步骤S3：以光伏消纳为目标，建立计及安全稳定约束的智慧城镇配电网运行优化模型；
[0009]步骤S4：引入条件风险价值理论，描述光伏出力不确定性对智慧城镇配电网运行带来的尾部风险，将步骤S1中优化模型转化为最小化光伏弃光的条件风险值；
[0010]步骤S5：基于聚类过程，对光伏出力海量场景进行削减，生成典型场景，作为配电
网运行优化模型输入变量；
[0011]步骤S6：利用锥优化方法对配电网潮流方程进行二阶锥松弛，将优化问题转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解。
[0012]进一步地，所述步骤S1中，针对需求侧管理中的分时电价、可削减负荷及可平移负荷进行建模具体为：
[0013]分时电价中用电价格可表述为关于时间的分段函数，其公式为：
[0014][0015]式中，t为时段编号；C
t
为t时段用电价格；T
valley
、T
norm
、T
peak
分别为处于谷时、平时和峰时的时段集合；C
valley
、C
norm
、C
peak
分别为谷时、平时和峰时的用电价格，三者均为常数；
[0016]可削减负荷是指运行时可供需情况对负荷进行部分或全部削减，对可削减负荷进行需求侧管理时，满足其上下限约束；
[0017]可平移负荷是指在保证负荷平移后的连续性的基础上，对某一时间段内的负荷进行整体平移，其具体建模过程为：设置一个调度周期包含T个时段，对于工作持续时间为t
D
个时段的某可平移负荷L
shift
，其工作持续时间内各时段的有功和无功功率可计为：
[0018][0019][0020]式中，P
shift
、Q
shift
为工作持续时间内各时段的有功和无功功率按顺序构成的行向量；为工作持续时间内第t个时间段的有功和无功功率；记可平移负荷L
shift
可接受的平移时段区间为则L
shift
起始时段的可能位置S
shift
为：在此基础上，定义表示起始时段负荷平移情况的标志位向量λ，维度为该向量中所有元素均为0
‑
1变量；对负荷进行平移后，可平移区间S
shift
内所有可能出现的负荷情况可表示为：
[0021][0022][0023]为保证负荷平移后的连续性，对负荷平移后在场景s时刻t的功率大小，按如下方
式计算：t∈T,t∈T,t∈S
shift
；t∈T,t∈T,t∈S
shift
；式中，为可平移区间内的有功和无功负荷向量；λ为表示起始负荷平移情况的标志位向量；为平移后所有可能出现的负荷情况构成的矩阵。
[0024]进一步地，步骤S2中，所述针对储能技术中的寿命特性进行建模具体为：
[0025]将电池储能的循环寿命表示为：
[0026][0027]式中，L
cyc
为电池储能循环寿命；为单次仿真的电池储能寿命损耗；T
yr
为1年；T
sim
为单次仿真的持续时间；N
C
为单次仿真的电池储能充放电循环次数，采用雨流计数法确定；d
j
为第j次充放电循环的放电深度；g(d
j
)为电池储能在给定放电深度的最大充放电循环次数；因此，利用L
ba
＝min{L
cyc
,L
cal
}计算电池储能的使用寿命，式中，L
ba
为电池储能使用寿命；L
cal
为电池储能日历寿命。
[0028]进一步地，步骤S2中，所述针对储能技术中的运行特性进行建模具体为：
[0029]根据功率与能量关系和充放电互斥特性，将电池储能的运行特性表示为：
[0030][0031]E
BES.min
≤E
BES
≤E
BES.max
；
[0032]γ
BES
∈{0,1}；
[0033][0034][0035]E
BES
(t
s
)＝E
BES
(t
e
)；
[0036]式中，t为时刻；Δt为相邻时刻的时间间隔；t
s
和t
e
分别为一个调度周期的起始和末尾时刻；E
BES
为电池储能所存储的能量；E
BES.min
和E
BES.max
分别为能量上下限；P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用需求侧管理作为分布式光伏接入应对手段，分别针对需求侧管理中的分时电价、可削减负荷及可平移负荷进行建模；步骤S2：利用储能电池作为分布式光伏接入应对手段，分别针对储能技术中的寿命特性、运行特性进行建模；步骤S3：以光伏消纳为目标，建立计及安全稳定约束的智慧城镇配电网运行优化模型；步骤S4：引入条件风险价值理论，描述光伏出力不确定性对智慧城镇配电网运行带来的尾部风险，将步骤S1中优化模型转化为最小化光伏弃光的条件风险值；步骤S5：基于聚类过程，对光伏出力海量场景进行削减，生成典型场景，作为配电网运行优化模型输入变量；步骤S6：利用锥优化方法对配电网潮流方程进行二阶锥松弛，将优化问题转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解。2.根据权利要求1所述的一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，其特征在于，所述步骤S1中，针对需求侧管理中的分时电价、可削减负荷及可平移负荷进行建模具体为：分时电价中用电价格可表述为关于时间的分段函数，其公式为：式中，t为时段编号；C
t
为t时段用电价格；T
valley
、T
norm
、T
peak
分别为处于谷时、平时和峰时的时段集合；C
valley
、C
norm
、C
peak
分别为谷时、平时和峰时的用电价格，三者均为常数；可削减负荷是指运行时可供需情况对负荷进行部分或全部削减，对可削减负荷进行需求侧管理时，满足其上下限约束；可平移负荷是指在保证负荷平移后的连续性的基础上，对某一时间段内的负荷进行整体平移，其具体建模过程为：设置一个调度周期包含T个时段，对于工作持续时间为t
D
个时段的某可平移负荷L
shift
，其工作持续时间内各时段的有功和无功功率可计为：，其工作持续时间内各时段的有功和无功功率可计为：式中，P
shift
、Q
shift
为工作持续时间内各时段的有功和无功功率按顺序构成的行向量；为工作持续时间内第t个时间段的有功和无功功率；记可平移负荷L
shift
可接受的平移时段区间为则L
shift
起始时段的可能位置S
shift
为：在此基础上，定义表示起始时段负荷平移情况的标志位向量λ，维度为该向量中所有元素均为0
‑
1变量；对负荷进行平移后，可平移区间S
shift
内所有可能出现的负荷情况可表示为：
为保证负荷平移后的连续性，对负荷平移后在场景s时刻t的功率大小，按如下方式计算：算：式中，为可平移区间内的有功和无功负荷向量；λ为表示起始负荷平移情况的标志位向量；为平移后所有可能出现的负荷情况构成的矩阵。3.根据权利要求1所述的一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，其特征在于，步骤S2中，所述针对储能技术中的寿命特性进行建模具体为：将电池储能的循环寿命表示为：式中，L
cyc
为电池储能循环寿命；为单次仿真的电池储能寿命损耗；T
yr
为1年；T
sim
为单次仿真的持续时间；N
C
为单次仿真的电池储能充放电循环次数，采用雨流计数法确定；d
j
为第j次充放电循环的放电深度；g(d
j
)为电池储能在给定放电深度的最大充放电循环次数；因此，利用L
ba
＝min{L
cyc
,L
cal
}计算电池储能的使用寿命，式中，L
ba
为电池储能使用寿命；L
cal
为电池储能日历寿命。4.根据权利要求1所述的一种基于需求侧管理与储能的智慧城镇配电网分布式光伏接入应对方法，其特征在于，步骤S2中，所述针对储能技术中的运行特性进行建模具体为：根据功率与能量关系和充放电互斥特性，将电池储能的运行特性表示为：E
BES.min
≤E
BES
≤E
BES.max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡秀雯，陈茂新，陈钢，何珊，何华琴，吴鲤滨，卢文成，王毅峰，许杭海，林明熙，黄东明，高领军，邱梓峰，马会军，张国华，陈健榕，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：