一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法及系统，获取园区电网储能优化配置相关数据；建立园区电网储能优化配置目标函数和约束条件；建立配置储能前园区电网优化运行目标函数和约束条件；确定园区电网储能配置方案以及配置储能前后的典型日运行计划；建立园区电网储能优化配置相关指标，量化园区电网配置储能的效益。本发明专利技术提高了园区电网用电灵活性，降低了园区电网的用电成本，对园区电网所有者配置储能有较大的参考价值。对园区电网所有者配置储能有较大的参考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法及系统


[0001]本专利技术属于储能规划
，具体涉及一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]作为一种典型的用户侧供电系统，园区电网集成了大量分布式可再生能源，利用内部可再生能源发电和外部电网购电向园区电网负荷提供电能。对于园区电网所有者而言，如何降低园区电网的运营成本是其最为关心的议题之一。在园区电网的运营成本中，向上级电网购电的费用占主要部分。由于向上级电网购电的电价一般具有时间差异性，所以如果能够改变园区电网的购电曲线，使得园区电网在高电价时段少买电，在低电价时段多买电，就可以减少园区电网向上级电网购电的费用，进而降低园区电网的运营成本。储能是一种灵活性资源，可以通过在不同时段充放电调整园区电网的购电曲线，减少园区电网的购电费用，提升园区电网运行经济性。
[0003]园区电网配置储能，离不开电价制度的支持。对于园区电网所有者而言，主要存在两种电价制度：
[0004]1)单一制电价
[0005]单一制电价是一种只考虑与用电量对应的电度电费的电价制度。所谓电度电费，就是指直接通过园区电网购电量乘以购电电价计算得到的电费。根据用户类型的不同，单一制电价的电度电价又分为单一电价、分时电价、尖峰电价等。不同时段不同电价可以促进需求响应，实现削峰填谷。
[0006]2)两部制电价
[0007]两部制电价是一种将与用电量对应的电度电费和与容量对应的基本电费结合起来决定电费的电价制度。两部制电价的基本电费又分为两种：容量电费和需量电费。所谓容量电费，是指按照变压器容量乘以容量电价收取的电费。所谓需量电费，是指按照最大需量乘以需量电价收取的电费。基本电价的具体类型可以由用户选择。当前，两部制电价主要在受电变压器容量在315kVA及以上的大工业用户中执行。
[0008]电价制度的不同，使得园区电网配置储能存在不同的盈利模式。对于电价在不同时段上存在差异性的园区电网，配置储能可以实现峰谷套利。所谓峰谷套利，是指储能利用电价的时间差异性，在低电价时段充电，在高电价时段放电，通过在不同时段的充放电，降低园区电网的购电费用从而实现盈利。对于采用两部制电价且基本电费选择需量电费的园区电网，配置储能可以实现需量电费管理。所谓需量电费管理，是指储能在最大需量时段放电，通过抵消园区电网的尖峰负荷，降低园区电网的需量电费从而实现盈利。此外，不同的场景也会产生不同的园区电网配置储能盈利模式。对于某些时段购电量超过变压器容量的园区电网，配置储能可以实现动态增容。所谓动态增容，是指储能在购电量超过变压器容量时放电，等效于变压器容量扩增，相比于传统静态增容，动态增容具有建设周期短、投资成本低的优势。
[0009]在现有研究中，缺乏对园区电网电价制度的详细考虑，进而对园区电网配置储能的盈利模式认识不清。配置储能往往采用经验法，存在一定的盲目性，有可能使得园区电网配置储能过小，不能充分降低自身用电成本，也可能使得园区电网配置储能过大，造成储能容量闲置浪费。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法及系统，在保证园区电网所有者投资上限和运行约束的基础上，为园区电网所有者配置储能提供合理化建议。
[0011]本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法，包括以下步骤：
[0013]S1、获取包括光伏出力、负荷曲线、备选储能和电价信息的园区电网储能优化配置数据；
[0014]S2、利用步骤S1获取的园区电网储能优化配置数据，以园区电网总成本最小进行优化，建立园区电网储能优化配置目标函数，建立园区电网储能优化配置约束条件；
[0015]S3、以配置储能前园区电网运行成本最小进行优化，建立配置储能前园区电网优化运行目标函数，建立配置储能前园区电网优化运行约束条件；
[0016]S4、分别对步骤S2的园区电网储能优化配置目标函数和步骤S3的配置储能前园区电网优化运行目标函数进行求解，确定园区电网储能配置方案以及配置储能前后的典型日运行计划；
[0017]S5、建立园区电网储能优化配置相关指标，代入步骤S4求解的结果得到各个指标数值，实现园区电网储能优化配置评价。
[0018]具体的，步骤S2中，园区电网储能优化配置目标函数为：
[0019]minC
total
＝C
inv
+C
ope
[0020]其中，C
total
为园区电网总成本，C
inv
为储能投资成本等年值，C
ope
为园区电网年运行成本。
[0021]具体的，步骤S2中，园区电网储能优化配置约束条件包括投资成本约束、储能安装约束、功率平衡约束、光伏出力约束、储能充放电功率约束、储能充放电状态约束、储能电量约束和园区电网购售电约束。
[0022]进一步的，投资成本约束如下：
[0023][0024]其中，是储能投资成本现值，C
inv,max
是储能投资成本上限；
[0025]储能安装约束如下：
[0026][0027]其中，X
ESS,max
是储能安装数量上限，为第k类储能的安装数量；
[0028]功率平衡约束如下：
[0029][0030]其中，为第d个典型日第t个时段的园区电网购电功率，为第d个典型日第t个时段的园区电网售电功率，是第d个典型日第t个时段的光伏实际出力，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总放电功率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总充电功率，是第d个典型日第t个时段的负荷功率；
[0031]光伏出力约束如下：
[0032][0033]其中，是第d个典型日第t个时段的光伏预测功率；
[0034]储能充放电功率约束如下：
[0035][0036][0037]其中，是第k类储能的最大充电功率，是第k类储能的最大放电功率；
[0038]储能充放电状态约束如下：
[0039][0040][0041][0042]其中，和是第k类储能的充放电指示变量，且表示储能位于充电状态，且表示储能位于放电状态，且表示储能位于闲置状态；
[0043]储能电量约束如下：
[0044][0045][0046][0047]其中，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总电量，是第k类储能的自放电率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的充电效率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的放电效率，是第k类储能的放电深度；
[0048]园区电网购售电约束如下：
[0049][0050][0051][0052]其中，P
buy,max
和P
sell,max
分别是园区电网最大购售电功率，和是园区电网购售电指示变量，且表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多盈利模式的园区电网储能优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取包括光伏出力、负荷曲线、备选储能和电价信息的园区电网储能优化配置数据；S2、利用步骤S1获取的园区电网储能优化配置数据，以园区电网总成本最小进行优化，建立园区电网储能优化配置目标函数，建立园区电网储能优化配置约束条件；S3、以配置储能前园区电网运行成本最小进行优化，建立配置储能前园区电网优化运行目标函数，建立配置储能前园区电网优化运行约束条件；S4、分别对步骤S2的园区电网储能优化配置目标函数和步骤S3的配置储能前园区电网优化运行目标函数进行求解，确定园区电网储能配置方案以及配置储能前后的典型日运行计划；S5、建立园区电网储能优化配置相关指标，代入步骤S4求解的结果得到各个指标数值，实现园区电网储能优化配置评价。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，园区电网储能优化配置目标函数为：min C
total
＝C
inv
+C
ope
其中，C
total
为园区电网总成本，C
inv
为储能投资成本等年值，C
ope
为园区电网年运行成本。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，园区电网储能优化配置约束条件包括投资成本约束、储能安装约束、功率平衡约束、光伏出力约束、储能充放电功率约束、储能充放电状态约束、储能电量约束和园区电网购售电约束。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，投资成本约束如下：其中，是储能投资成本现值，C
inv,max
是储能投资成本上限；储能安装约束如下：其中，X
ESS,max
是储能安装数量上限，为第k类储能的安装数量；功率平衡约束如下：其中，为第d个典型日第t个时段的园区电网购电功率，为第d个典型日第t个时段的园区电网售电功率，是第d个典型日第t个时段的光伏实际出力，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总放电功率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总充电功率，是第d个典型日第t个时段的负荷功率；光伏出力约束如下：
其中，是第d个典型日第t个时段的光伏预测功率；储能充放电功率约束如下：储能充放电功率约束如下：其中，是第k类储能的最大充电功率，是第k类储能的最大放电功率；储能充放电状态约束如下：储能充放电状态约束如下：储能充放电状态约束如下：其中，和是第k类储能的充放电指示变量，且表示储能位于充电状态，且表示储能位于放电状态，且表示储能位于闲置状态；储能电量约束如下：储能电量约束如下：储能电量约束如下：其中，是第d个典型日第t个时段第k类储能的总电量，是第k类储能的自放电率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的充电效率，是第d个典型日第t个时段第k类储能的放电效率，是第k类储能的放电深度；园区电网购售电约束如下：园区电网购售电约束如下：园区电网购售电约束如下：其中，P
buy,max
和P
sell,max
分别是园区电网最大购售电功率，和是园区电网购售电指示变量，且表示园区电网购电，且表示园区电网售电，且表示园区电网既不购电也不售电。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，配置储能前园区电网优化运行目标函数为：
其中，C
ope0
为配置储能前园区电网运行成本，D是典型日的天数，T是典型日内的时段数，和分别是第d个典型日第t个时段的园区电网购售电电价，和分别是第d个典型日第t个时段的园区电网购售电功率，Δt是调度时间间隔，ρ
L,loss
是失负荷惩罚系数，是第d个典型日第t个时段的失负荷功率，z
cap
是两部制电价中的容量电价选择标志，ρ
cap
是两部制电价中的容量电价，S
trans
是变压器容量，z
dem
是两部制电价中的需量电价选择标志，ρ
dem
是两部制电价中的需量电价，是园区电网最大需量；z
cap
＝1且z
dem
＝0表示园区电网采用两部制电价
‑
容量电费进行电费计费，z
cap
＝0且z
dem
＝1表示园区电网采用两部制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建学，雍维桢，魏景东，古宸嘉，徐扬，张耀，张斌，
申请(专利权)人：西安西瑞控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：