一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，首先，根据交直流混合配电网的灵活性需求和所考虑灵活性资源的运行特性，从源

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法


[0001]本专利技术涉及配电网规划
，更具体的说是涉及一种考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划方法。

技术介绍

[0002]目前，传统配电网规划主要是在满足配电系统电能质量及可靠性的约束下的包括负荷预测、网架规划及配电自动化等内容，使系统的总投资成本最小。从灵活性的角度分析，电力系统要想更好地接纳可再生能源，降低弃风、弃光比例，实现高比例可再生能源电力系统，唯一的方法是提高电力系统应对短时功率不平衡的灵活性。因此，配电网规划有了新的研究领域，其应充分分析各可再生能源所占比例和出力特征，细致分析系统的灵活性需求，优化规划以及调度系统中的灵活性资源。需求侧响应机制、储能的配置及出力优化等研究，对进一步增强电力系统的灵活性具有重要意义。
[0003]但是，传统规划中主要考虑的是电力电量平衡，目前的配电网运行中出现了各类因规划缺陷而导致的灵活性不足问题，缺乏一套考虑灵活性供需平衡的协调规划方法。在配电网规划中考虑灵活性具有重要意义，有利于提高配电网消纳分布式电源、接纳间歇性负荷的能力，有利于降低甚至消除高渗透率分布式电源接入的负面影响，降低配电网的升级改造成本。
[0004]因此，如何在配电网规划中考虑灵活性从而构建储能模型，实现储能配置，降低成本提高配电网系统稳定性是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，首先，根据交直流混合配电网的灵活性需求和所考虑灵活性资源的运行特性，从源
‑
网
‑
荷
‑
储四个维度建立衡量配电网运行的灵活性定量计算指标；然后，采用K
‑
means聚类算法建立配电网中分布式光伏电源和负荷的典型运行场景集合；再则，构建交直流混合配电网潮流计算模型(DisFlow潮流模型)；最后，建立考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型，上层以配电网年综合成本最小为优化目标，下层以配电网综合运行费用最小和系统灵活性水平最优为目标，结合非线性化主成分分析法和遗传算法求解规划模型。本专利技术有利于提高配电网消纳分布式电源、接纳间歇性负荷的能力，降低消除高渗透率分布式电源接入的负面影响，降低配电网的升级改造成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：采集交直流混合配电网系统的实时监测数据，根据交直流混合配电网的灵活性需求和灵活性资源构建灵活性定量计算指标；
[0009]步骤2：对所述实时监测数据采用K
‑
means算法进行聚类，获得灵活性需求典型场景；
[0010]步骤3：根据所述灵活性需求典型场景构建DisFlow潮流模型；
[0011]步骤4：根据所述DisFlow潮流模型和所述灵活性定量计算指标构建计及灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型。
[0012]优选的，交直流混合配电网灵活性需求包括电源侧灵活性需求和负荷侧灵活性需求；所述电源侧灵活性需求源自分布式光伏的出力不确定性，分布式光伏的出力包括预测出力值和预测偏差值，表示公式如下：
[0013]P
pv
(t)＝P
pv,F
(t)+P
pv,E
(t)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中，P
pv
(t)表示t时刻分布式光伏出力；P
pv,F
(t)、P
pv,E
(t)分别表示分布式光伏出力的预测出力值与预测偏差值；
[0015]电源侧灵活性需求源自预测偏差值，根据当前时刻实时监测数据滚动预测分布式光伏出力，根据预测结果计算电源侧灵活性需求，采样周期为预测步长，保持采样周期与预测方法不变，默认平均绝对百分误差为固定值，基于平均绝对百分误差，衡量各不同时刻分布式光伏出力对交直流混合配电网电源侧灵活性需求，具体数学模型如公式(2)
‑
(3)所示：
[0016]P
pv,E,AVE
(t)＝
±
E
MAPE
P
pv,F
ꢀꢀꢀ
(2)
[0017][0018]其中，P
pv,E,AVE
表示分布式光伏出力预测平均误差；τ表示预测步长，即灵活性需求时间尺度；表示t时刻至t+τ时刻配电网的电源侧灵活性需求，下标D表示灵活性方向，分别为向上和向下；E
MAPE
表示平均绝对百分误差；
[0019]负荷侧灵活性需求源自交直流混合配电网系统故障等所切负荷，失负荷量取决于交直流混合配电网系统当前运行状态，交直流混合配电网系统失掉部分负荷，灵活性需求向下，具体数学模型如公式(4)
‑
(6)所示：
[0020]F
L
(t)＝P
load
‑
P
L,F
(t)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0021]F
L
(t)＝P
load
L
OLP
ꢀꢀꢀ
(5)
[0022][0023]其中，表示向下灵活性需求，即负荷侧灵活性需求；F
L
(t)表示交直流混合配电网系统负荷；P
load
表示交直流混合配电网系统总负荷；P
L,F
(t)表示t时刻因故障失负荷量；L
OLP
表示失负荷概率，其值由交直流混合配电网系统运行状态决定。
[0024]优选的，灵活性资源包括需求侧灵活性资源和供给侧灵活性资源；
[0025]交直流混合配电网系统需求侧为可中断负荷，供给侧为储能装置，需求侧通过切断负荷提供向上灵活性调节能力，通过接通负荷提供向下灵活性调节能力，具体数学模型如式(7)所示：
[0026][0027]其中，分别表示t时段节点j处可中断负荷所提供向上灵活性调节能力、向下灵活性调节能力，即分别表示t时段节点j处向上需求侧灵活性资源和向下需求侧灵活性资源；v
j,t
表示t时段节点j处可中断负荷状态变量，负荷中断为1，否则为0；表示t
时段节点j处可控负荷聚集商的负荷中断量；
[0028]供给侧通过充电提供向上灵活性调节能力，通过放电提供向下灵活调节能力，具体数学模型如公式(8)所示：
[0029][0030]其中，分别表示t时段节点i处ESS所提供向上灵活性调节能力、向下灵活性调节能力，即分别表示t时段节点i处向上供给侧灵活性资源和向下供给侧灵活性资源；P
ESS,i
、E
ESS,i
分别表示节点i处ESS额定功率、额定容量；表示t时段节点i处ESS充放电功率，正值表示放电，负值表示充电；表示t时段节点i处ESS储存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集交直流混合配电网系统的实时监测数据，根据交直流混合配电网的灵活性需求和灵活性资源构建灵活性定量计算指标；步骤2：对所述实时监测数据采用K
‑
means算法进行聚类，获得灵活性需求典型场景；步骤3：根据所述灵活性需求典型场景构建DisFlow潮流模型；步骤4：根据所述DisFlow潮流模型和所述灵活性定量计算指标构建计及灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型。2.根据权利要求1所述的一种考交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，交直流混合配电网灵活性需求包括电源侧灵活性需求和负荷侧灵活性需求；所述电源侧灵活性需求源自分布式光伏的出力不确定性，分布式光伏的出力包括预测出力值和预测偏差值，表示公式如下：P
pv
(t)＝P
pv,F
(t)+P
pv,E
(t) (1)其中，P
pv
(t)表示t时刻分布式光伏出力；P
pv,F
(t)、P
pv,E
(t)分别表示分布光伏出力的预测出力值与预测偏差值；电源侧灵活性需求源自预测偏差值，根据当前时刻实时监测数据滚动预测分布式光伏出力，根据预测结果计算电源侧灵活性需求，采样周期为预测步长，设定平均绝对百分误差为固定值，基于平均绝对百分误差获取各不同时刻分布式光伏出力对交直流混合配电网的电源侧灵活性需求，具体数学模型如公式(2)
‑
(3)所示：P
pv,E,AVE
(t)＝
±
E
MAPE
P
pv,F
ꢀꢀꢀ
(2)F
D
(t,τ)＝P
pv,E
(t)
ꢀꢀꢀ
(3)其中，P
pv,E,AVE
表示分布式光伏出力预测平均误差；τ表示预测步长，即灵活性需求时间尺度；F
D
(t,τ)表示t时刻至t+τ时刻配电网的电源侧灵活性需求，D表示灵活性方向，分别为向上和向下；E
MAPE
表示平均绝对百分误差；负荷侧灵活性需求源自交直流混合配电网系统所切负荷，失负荷量取决于交直流混合配电网系统当前运行状态，交直流混合配电网系统失掉部分负荷，灵活性需求向下，具体数学模型如公式(4)
‑
(6)所示：F
L
(t)＝P
load
‑
P
L,F
(t) (4)F
L
(t)＝P
load
L
OLP (5)其中，表示负荷侧灵活性需求，且为向下灵活性需求；F
L
(t)表示交直流混合配电网系统负荷；P
load
表示交直流混合配电网系统总负荷；P
L,F
(t)表示t时刻因故障失负荷量；L
OLP
表示失负荷概率。3.根据权利要求2所述的一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，灵活性资源包括需求侧灵活性资源和供给侧灵活性资源；交直流混合配电网系统需求侧为可中断负荷，供给侧为储能装置；需求侧通过切断负荷提供向上灵活性调节能力，通过接通负荷提供向下灵活性调节能力，具体数学模型如式(7)所示：
其中，分别表示t时段节点j处可中断负荷所提供向上灵活性调节能力、向下灵活性调节能力；v
j,t
表示t时段节点j处可中断负荷状态变量，负荷中断为1，否则为0；表示t时段节点j处可控负荷聚集商的负荷中断量；供给侧通过充电提供向上灵活性调节能力，通过放电提供向下灵活调节能力，具体数学模型如公式(8)所示：其中，分别表示t时段节点i处ESS所提供向上灵活性调节能力、向下灵活性调节能力；P
ESS,i
、E
ESS,i
分别表示节点i处ESS额定功率、额定容量；表示t时段节点i处ESS充放电功率，正值表示放电，负值表示充电；表示t时段节点i处ESS储存电量下限；η表示充放电效率。4.根据权利要求3所述的一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，所述灵活性定量计算指标采用灵活性裕度根据灵活性资源反应交直流混合配电网灵活性，t时刻净负荷值量化交直流混合配电网灵活性需求，具体如公式(9)
‑
(11)所示：(11)所示：P
NL,t
＝P
load,t
+P
CL,t
‑
P
′
pv,t (11)其中，分别表示t时刻交直流混合配电网系统向上灵活性需求、向下灵活性需求；P
NL,t
表示t时刻净负荷出力；P
load,t
、P
′
pv,t
分别表示t时刻交直流混合配电网系统总负荷、分布式光伏预测出力；t时刻交直流混合配电网系统向上灵活性裕度向下灵活性裕度如式(12)所示：均小于0时表明交直流混合配电网系统向上和向下灵活性不足。5.根据权利要求1所述的一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，实时监测数据为调度周期内采集的包括分布式光伏和负荷365天联合场景的数据，采用K
‑
means算法对分布式光伏和负荷365天联合场景进行聚类，得到G
s1
个典型场景及其在365天所发生概率；联合场景集合Φ1如公式(13)所示：Φ1＝{p
s
,[B
pv,s
B
1,s
]|s＝1,2,...,G
s1
} (13)其中，p
s
为典型场景s的发生概率；B
pv,s
,B
1,s
分别为调度周期内典型场景s中的分布式光
伏和负荷出力向量。6.根据权利要求5所述的一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，所述步骤4中的双层规划模型包括上层规划模型和下层规划模型；上层规划模型为ESS配置层，以最小化配电网年综合成本为目标函数，优化ESS位置及其容量；下层规划模型为交直流混合配电网运行层，基于ESS配置层的配置方案，以配电网综合运行成本和日灵活性最优为目标函数，优化配电网各场景下综合运行成本，并将结果传递给上层规划模型；上层规划模型结合下层规划模型的返回结果，以经济性和灵活性最优为目标对规划决策进行优化。7.根据权利要求6所述的一种交直流混合配电网系统双层储能配置方法，其特征在于，上层规划模型以配电网年综合成本为优化目标进行经济性优化，ESS位置及容量为决策变量；其目标函数为：minC
total
＝C
OP
+C
EIN
+C
FL (14)其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫建锋，靳盘龙，韩一鸣，张斌，徐鹏飞，周宗川，康健，冯雪，郭宁，郑伟，宁永龙，张坤，马俊先，申雅茹，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：