含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法技术方案

本申请提出了一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法，该方法包括：以提高可再生能源的消纳和含多类型储能设备的分布式能源系统独立运行能力为目标,构建优化含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数；将总运行时间接近的储能设备聚类为一个储能单元整体运行，并提出了储能单元各储能设备间的SOC差值约束；针对目标函数中的目标参数设定多个约束条件，多个约束条件包括对每个储能单元的充放电和储能进行限制的条件；根据多个约束条件求解目标函数，并控制能源系统按照求解结果在多个约束条件下运行；该方法能够保证多个储能单元内各个储能设备之间的充放电同步性，最大程度发挥储能设备整体调节能力。体调节能力。体调节能力。

【技术实现步骤摘要】
含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法


[0001]本申请涉及电力系统储能
，尤其涉及一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源技术的发展，风力发电和光伏发电在供电体系中的占比不断提高，而通过储能系统，比如，储能电池组，可以将可再生能源发电系统输出的电量进行存储，在合适的时间进行储能放电。
[0003]基于此，含多类型储能电池的分布式能源系统的普及率逐渐提高，含多类型储能电池的分布式能源系统可以通过调节各储能单元充放电的控制来最大化消纳可再生能源的出力，实现对可再生能源盈余电量的消纳，并为负荷电力缺口提供电能。在实际应用中，由于分布式能源系统具有多个储能单元，为提高对各储能单元控制的合理性，需要对分布式能源系统的运行进行优化。
[0004]相关技术中，进行优化时，由于含有多类型混合储能设备的系统中，各个储能设备往往具有不同的最大充放电功率和充放电时间，如果把所有储能单元都作为独立的优化变量，则大大增加问题的复杂性，导致无法求解。因此，相关技术中通常是将系统内所有储能设备等效为单个储能系统，将其最大充放电功率、充放电时间等参数单一等效化，并作为调度优化问题的限制条件以求解优化模型。
[0005]然而，上述优化方式可能造成单一储能设备的设备利用率低。并且，对各个储能单元的充放电限制条件不均，可能导致某些储能设备的运行状态超出额定运行条件限制，最终将造成储能设备损坏。

技术实现思路

[0006]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本申请的第一个目的在于提出一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法，该方法能够保证多个储能设备之间的充放电同步性，有效降低系统运行优化计算复杂性，最大程度发挥储能系统整体调节能力，保证了储能设备的安全性和各个储能设备的利用率，提高能源系统的出力。
[0008]本申请的第二个目的在于提出一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定系统；
[0009]本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0010]为达上述目的，本申请的第一方面实施例在于提出一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法，该方法包括以下步骤：
[0011]以提高可再生能源的消纳和含多类型储能设备的分布式能源系统独立运行能力为目标,构建优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数；
[0012]将总运行时间接近的储能设备聚类为一个储能单元整体运行，并针对所述目标函
数中的目标参数设定多个约束条件，所述多个约束条件包括对每个储能单元的充放电和储能进行限制的条件；
[0013]根据所述多个约束条件求解所述目标函数，并控制所述含多类型储能设备的分布式能源系统按照求解结果在所述多个约束条件下运行。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，构建优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数，包括：构建以可再生能源最大消纳为目标的第一目标函数，并最小化所述第一目标函数；构建以所述含多类型储能设备的分布式能源系统与电网传输能量最小为目标的第二目标函数；联合所述第一目标函数和所述第二目标函数，将优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的多目标优化问题转化为单目标优化问题。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式表示所述优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数：
[0016][0017]其中，N为将每日划分的时间段数目，P
wi
为第i个时间段的风力发电功率，P
pvi
为第i个时间段的光伏发电功率，a为消纳风力发电的优先级系数，b为消纳光伏发电的优先级系数，P
ni
为第i个时间段的含多类型储能设备的分布式能源系统与电网之间的传输功率，c是储能充放电判定系数。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，多个约束条件包括：储能单元内各储能设备间的SOC差值约束条件、有功功率约束条件、能源系统与电网传输功率约束条件、储能功率约束条件、充放电状态约束条件、储能荷电状态SOC约束条件、充放电次数约束条件和功率变化率约束条件。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式表示所述储能单元内各储能设备间的SOC差值约束条件：
[0020][0021]其中，S
b1i
为第一个储能设备第i个时间段开始时刻的SOC大小，S
bni
为第n个储能设备第i个时间段开始时刻的SOC大小，S
b,diff
为储能单元内储能设备之间SOC差值的上限，n为储能单元中储能设备的个数。
[0022]可选地，在本申请的一个实施例中，在所述含多类型储能设备的分布式能源系统包括聚类后的两个储能单元时，通过以下公式表示所述有功功率约束条件：
[0023][0024]其中，为第i个时间段第一储能单元的放电功率，为第i个时间段第一储能单元的充电功率，为第i个时间段第二储能单元的放电功率，为第i个时间段第二储能单元的充电功率，P
iload
为第i个时间段负荷功率的大小；
[0025]通过以下公式表示所述能源系统与电网传输功率约束条件：
[0026]|P
ni
|≤p
max
[0027]其中，p
max
为系统与电网传输功率允许的上限。
[0028]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式表示所述储能功率约束条件：
[0029][0030]其中，
[0031]其中，为第一储能单元的放电信号，为第一储能单元的充电信号，为第二储能单元的放电信号，为第二储能单元的充电信号，为第一储能单元的最大放电功率，为第二储能单元的最大放电功率，为第一储能单元的最大充电功率，为第二储能单元的最大充电功率；
[0032]通过以下公式表示所述充放电状态约束条件：
[0033]u
1i
＝u
2i
[0034]其中，u
1i
为第一储能单元的充放电状态控制信号，u
2i
为第二储能单元的充放电状态控制信号。
[0035]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式表示所述储能荷电状态SOC约束条件：
[0036][0037]其中，S
11
＝S
1start
，S
1N
＝S
1end
，S
21
＝S
2start
，S
2N
＝S
2end
，
[0038]其中，S
1i
为第一储能单元第i个时间段开始时刻的SOC大小，S
2i
为第二单元系统第i个时间段开始时刻的SOC大小，为第一单元系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含多类型储能设备的分布式能源系统运行优化确定方法，其特征在于，包括以下步骤：以提高可再生能源的消纳和含多类型储能设备的分布式能源系统独立运行能力为目标,构建优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数；将总运行时间接近的储能设备聚类为一个储能单元整体运行，并针对所述目标函数中的目标参数设定多个约束条件，所述多个约束条件包括对每个储能单元的充放电和储能进行限制的条件；根据所述多个约束条件求解所述目标函数，并控制所述含多类型储能设备的分布式能源系统按照求解结果在所述多个约束条件下运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数，包括：构建以可再生能源最大消纳为目标的第一目标函数，并最小化所述第一目标函数；构建以所述含多类型储能设备的分布式能源系统与电网传输能量最小为目标的第二目标函数；联合所述第一目标函数和所述第二目标函数，将优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的多目标优化问题转化为单目标优化问题。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下公式表示所述优化所述含多类型储能设备的分布式能源系统运行方式的目标函数：其中，N为将每日划分的时间段数目，P
wi
为第i个时间段的风力发电功率，P
pvi
为第i个时间段的光伏发电功率，a为消纳风力发电的优先级系数，b为消纳光伏发电的优先级系数，P
ni
为第i个时间段的含多类型储能设备的分布式能源系统与电网之间的传输功率，c是储能充放电判定系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个约束条件包括：储能单元内各储能设备间的SOC差值约束条件、有功功率约束条件、能源系统与电网传输功率约束条件、储能功率约束条件、充放电状态约束条件、储能荷电状态SOC约束条件、充放电次数约束条件和功率变化率约束条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式表示所述储能单元内各储能设备间的SOC差值约束条件：其中，S
b1i
为第一个储能设备第i个时间段开始时刻的SOC大小，S
bni
为第n个储能设备第i个时间段开始时刻的SOC大小，S
b,diff
为储能单元内储能设备之间SOC差值的上限，n为储能单元中储能设备的个数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述含多类型储能电池的分布式能源系统包括聚类后的两个储能储能单元时，通过以下公式表示所述有功功率约束条件：
其中，为第i个时间段第一储能单元的放电功率，为第i个时间段第一储能单元的充电功率，为第i个时间段第二储能单元的放电功率，为第i个时间段第二储能单元的充电功率，P
iload
为第i个时间段负荷功率的大小；通过以下公式表示所述能源系统与电网传输功率约束条件：|P
ni
|≤p
max
其中，p
max
为系统与电网传输功率允许的上限。7.根据权利要6所述的方法，其特征在于，通过以下公式表示所述储能功率约束条件：其中，其中，为第一储能单元的放电信号，为第一储能单元的充电信号，为第二储能单元的放电信号，为第二储能单元的充电信号，为第一储能单元的最大放电功率，为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佩乾，郝峰杰，袁志昌，潘海宁，姜智霖，周兴达，项淼毅，张若愚，张释中，王耀武，尹立坤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：