一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法，包括建立由超级电容和锂电池构成的混合储能系统模型，以超级电容和锂电池运行时受充放电深度影响的特性，建立使用寿命模型；根据离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换原理建立混合储能系统功率分配模型，从而得到混合储能运行模型；建立用户侧鲁棒优化模型；根据分布式风光发电成本、电网用电成本、储能使用成本，分别为单一制电价、两部制电价用户建立表示总运行成本的经济运行模型；针对单一制电价、两部制电价两类用户，给出混合储能在不同功率、容量配置以及充放电控制策略下所对应的经济效益及投资成本；保证了用户侧的清洁能源消纳能力和经济性。户侧的清洁能源消纳能力和经济性。户侧的清洁能源消纳能力和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法


[0001]本专利技术属于电力用户侧园区优化运行
，涉及一种基于鲁棒优化的用户侧混合储 能技术运行优化方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的发展以人口数目的持续上升，人类对能源的需求也在不断上升，然而人 类赖以发展的一次能源却即将被耗尽，因此如何解决能源危机成为各国的燃眉之急。除此之 外，化石能源对环境的影响日益严重，严重威胁着城市的发展和人们的健康。面对上述化石 能源持续增长的供需矛盾以及对环境造成污染的问题，以太阳能、风能为主的分布式可再生 能源发电技术受到电力部门及电力用户的广泛关注。
[0003]但由于分布式可再生能源发电受气候环境因素影响大，其输出功率具有很高的随机性和 波动性，既不符合电力用户的负荷特性，而且可能对电力设备造成危害，大大的限制了分 布式可再生能源的推广。为此，提出将储能设备引入到分布式可再生能源发电系统这一解决 方案。利用储能系统将分布式电源发出的电能储存后平稳的输出电能，有效的克服了分布式 电源的随机性和波动性。除此之外，用户侧配备储能系统也可用于对负荷进行削峰填谷，不 仅增大电力系统的备用容量、提高电网运行的稳定性，同时为电力用户降低了用电成本从而 带来更大的经济效益。因此，储能系统已经成了推进分布式可再生能源发电发展不可或缺的 一部分。
[0004]不同类型的储能装置由于其工作原理及制造工艺的不同导致其使用特性大不相同，从而 使不同的储能设备适用范围相差甚远，从应用的角度来看，用户既需要容量大的能量型储能 技术来满足削峰填谷的需求，也需要响应速度快的功率型储能技术满足快速充放电调节发 电、负荷波动的需求。但没有任何单一储能设备同时具备能量、功率这两种的储能特性，因 此近年来混合储能系统(HESS)在人们的视线中脱颖而出。混合储能系统通过采用小容量、 可循环充放电次数极高、低能量密度、功率密度较高的储能环节搭配大容量、可循环充放电 次数相对较低、高能量密度、低功率密度的储能环节，从而使储能系统能量型与功率型互相 取长补短，对混合储能的研究有极高的工程价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供了一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法，提 高清洁能源渗透率的同时，提高电力用户的用电经济性。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、建立由超级电容和锂电池构成的混合储能系统模型，以超级电容和锂电池运行 时受充放电深度影响的特性，建立使用寿命模型；根据离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换 原理建立混合储能系统功率分配模型，从而得到混合储能运行模型；
[0009]步骤二、针对分布式清洁可再生能源发电以及实际负荷存在的不确定性，建立用
户侧鲁 棒优化模型；
[0010]步骤三、在鲁棒优化模型的基础上，满足用户侧园区功率平衡约束条件、混合储能运行 约束条件的前提下，根据分布式风光发电成本、电网用电成本、储能使用成本，分别为单一 制电价、两部制电价用户建立表示总运行成本的经济运行模型，其中电网用电成本考虑分时 电价；
[0011]步骤四、在总运行成本的经济运行模型的基础上，对混合储能系统种两种储能设备建立 不同的容量、功率配置策略以及充放电深度控制策略，针对单一制电价、两部制电价两类用 户，给出混合储能在不同功率、容量配置以及充放电控制策略下所对应的经济效益及投资成 本。
[0012]进一步地，所述使用寿命模型为：
[0013][0014][0015]式中，D
i
为储能设备第i次充放电深度，E
i
为储能设备第i次充放电的能量，E为储 能设备额定容量，N
i
为放电深度D
i
所对应的使用寿命，a
n
为多项式n次项系数；
[0016]混合储能系统功率分配模型为：
[0017][0018]k＝0,1,
…
,N
*
‑1[0019]式中，W为e
‑
j2π/N*
，N
*
为离散傅里叶变换的变换区间长度，P
HESS
(k)为HESS充放电功 率序列离散傅里叶级数第k次谐波分量的系数，第k次谐波的频率为2πk/N
*
；
[0020]为合理分配混合储能的充放电功率，对P
HESS
(k)级数进行高低频区间划分，认为k＝b即频 率f
HESS
＝2πb/N
*
为高低频的分界线，当f
HESS
≤2πb/N
*
(k≤b)为低频段，f
HESS
＞2πb/N
* (k>b)为高频段，由此，将P
HESS
(k)分为两个序列：
[0021][0022]对频域的两个序列进行傅里叶逆变换：
[0023][0024]式中，p
hess.l
为混合储能中蓄电池承担的充放电功率，p
hess.h
为超级电容承担的功
率。
[0025]进一步地，所述鲁棒优化模型为：
[0026][0027]式中，f(x,u)为目标函数；x为决策变量；u为不确定参数；U为不确定参数的集合； g(x,u)≤0为约束条件。
[0028]进一步地，所述总运行成本的经济运行模型为：
[0029]F＝min(C)
[0030]C＝C
dg
+C
net
+C
hess
[0031][0032]C
hess
＝C
hess.l
+C
hess.h
[0033][0034]C
hess.h
＝(α
h
E
H
+β
h
P
H
)/T
[0035]式中，C为系统运行总成本，包括清洁能源成本C
dg
、电网电能成本C
net
、混合储能设 备损耗成本C
hess
，针对不同的电力用户C
net
对应不同算法，单一制电价为公式上半部分，每 个时段的用电单价与用电量相乘，两部制电价用户对应公式下半部分，多出一项与最大用电 量相关的基本电费，γ为基本电费收费系数，C
hess
包括锂电池对应的损耗成本C
hess.l
和超级电 容对应的损耗成本C
hess.h
，T为超级电容的使用寿命，为充放电所对应的损耗系数，α
l
、 α
h
分别为能量型和功率型储能设备每KW.h容量投资成本，β
l
、β
h
分别为能量型和功率型储 能设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、建立由超级电容和锂电池构成的混合储能系统模型，以超级电容和锂电池运行时受充放电深度影响的特性，建立使用寿命模型；根据离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换原理建立混合储能系统功率分配模型，从而得到混合储能运行模型；步骤二、针对分布式清洁可再生能源发电以及实际负荷存在的不确定性，建立用户侧鲁棒优化模型；步骤三、在鲁棒优化模型的基础上，满足用户侧园区功率平衡约束条件、混合储能运行约束条件的前提下，根据分布式风光发电成本、电网用电成本、储能使用成本，分别为单一制电价、两部制电价用户建立表示总运行成本的经济运行模型，其中电网用电成本考虑分时电价；步骤四、在总运行成本的经济运行模型的基础上，对混合储能系统种两种储能设备建立不同的容量、功率配置策略以及充放电深度控制策略，针对单一制电价、两部制电价两类用户，给出混合储能在不同功率、容量配置以及充放电控制策略下所对应的经济效益及投资成本。2.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒优化的用户侧混合储能技术运行优化方法，其特征在于：所述使用寿命模型为：特征在于：所述使用寿命模型为：式中，D
i
为储能设备第i次充放电深度，E
i
为储能设备第i次充放电的能量，E为储能设备额定容量，N
i
为放电深度D
i
所对应的使用寿命，a
n
为多项式n次项系数；混合储能系统功率分配模型为：k＝0,1,
…
,N
*
‑
1式中，W为e
‑
j2π/N*
，N
*
为离散傅里叶变换的变换区间长度，P
HESS
(k)为HESS充放电功率序列离散傅里叶级数第k次谐波分量的系数，第k次谐波的频率为2πk/N
*
；为合理分配混合储能的充放电功率，对P
HESS
(k)级数进行高低频区间划分，认为k＝b即频率f
HESS
＝2πb/N
*
为高低频的分界线，当f
HESS
≤2πb/N
*
(k≤b)为低频段，f
HESS
＞2πb/N
*
(k>b)为高频段，由此，将P
HESS
(k)分为两个序列：对频域的两个序列进行傅里叶逆变换：
式中，p
hess.l
为混合储能中蓄电池承担的充放电功率，p
hess.h
为超级电容承担的功率。3.根据权利要求1所述的一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法，其特征在于：所述鲁棒优化模型为：式中，f(x,u)为目标函数；x为决策变量；u为不确定参数；U为不确定参数的集合；g(x,u)≤0为约束条件。4.根据权利要求1所述的一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法，其特征在于：所述总运行成本的经济运行模型为：F＝min(C)C＝C
dg
+C
net
+C
hess
C
hess
＝C
hess.l
+C
hess.h
C
hess.h
＝(α
h
E
H
+β
h
P
H
)/T式中，C为系统运行总成本，包括清洁能源成本C
dg
、电网电能成本C
net
、混合储能设备损耗成本C
hess
，针对不同的电力用户C
net
对应不同算法，单一制电价为公式上半部分，每个时段的用电单价与用电量相乘，两部制电价用户对应公式下半部分，多出一项与最大用电量相关的基本电费，γ为基本电费收费系数，C
hess
包括锂电池对应的损耗成本C
hess.l
和超级电容对应的损耗成本C
hess.h
，T...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏震波，张雯雯，魏平桉，郭毅，黄宇涵，陆杨，闫梦阳，刘至纯，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：