适用于户用光储系统的储能能量管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于户用光储系统的储能能量管理方法。该方法中，光储系统用户采用经济性调度方式，在调度周期内，基于负荷和光伏发电的全天预测数据和实时传输的光伏、负荷功率实际数据，以家庭光储荷协同运行成本最小为目标，制定当日剩余时段的储能充放电功率计划；针对当前调度时段的优化结果，提供储能功率值作为参考，逆变器基于参考功率进行购售电功率的设置；同时在调度日的若干固定时刻，基于预测更新调整相应输入，更新为最新储能功率计划。该策略普遍适用于配置储能的家庭可再生能源系统，与现有的技术相比具有高效实用、经济环保、充分利用光伏不确定性资源等优点。充分利用光伏不确定性资源等优点。充分利用光伏不确定性资源等优点。

【技术实现步骤摘要】
适用于户用光储系统的储能能量管理方法


[0001]本专利技术属于用户侧多元能量调度、仿真与分析领域，尤其涉及一种适用于户用光储系统的储能能量管理方法。

技术介绍

[0002]随着分布式可再生能源发电技术不断进步和国家相关政策的支持，分布式可再生能源发电在用户侧的渗透率不断提升。以光伏为主的分布式可再生能源发电具有随机性、波动性和间歇性，为户用的综合能源调度带来了较大的不确定性，同时家庭用户中高波动负荷的接入也提升了整体计划的不确定性，并对供电可靠性提出了更高的要求，光储系统需要保持长时间经济有效运行。
[0003]分布式户用光伏在正午的集中余电上网会而超过电网消纳能力，形成弃光现象。而部分国家在并网法规中也明确要求，光伏发电系统的并网功率不得超过系统容量的50％或70％，一定程度上造成了光伏资源利用不足以及储能潜力挖掘不足的问题。因此需要进行负荷与光伏的预测，根据预测所得的用电量和发电量，决定给电池充电的时间段，将中午原本超过卖电限制部分的光伏发电进行充电存储，而智能地设置早上多卖电时间段，最大化利用光伏发电，减少光伏资源浪费。
[0004]电网公司实行的电价政策也对储能能量管理提出了更高的要求。许多国家地区实行两部制电价，包括基本电费和电度电费。基本费用按变压器容量或合同最大需量计费。电度费用由用电量和电价决定，采取分时电价制度，或实行各时段波动电价，或实行峰谷电价，或基于长时间用电情况实行套餐定价。
[0005]许多研究人员对利用分布式光伏发电或储能进行负载均衡和调峰以提高经济性和可行性进行了深入研究。例如，专利文献CN202011322938.7提出一种考虑多种负荷类型的交直流混联架构及智能能量综合协调方法，可有效促进户用光储充终端的规模化应用；专利文献CN201911275379.6公开了一种可自动能量调度的模块化户用光储系统及控制方法，分析当前时刻储能SOC状态与光伏、负荷的值从而对光储系统工作模式进行决策。因此，在当前的研究中，尚没有一种户用光储系统能量管理策略基于光伏与负荷的预测考虑家庭的整体经济性进行决策，以满足光伏并网限发条件以及储能经济性优化调度的实际需求。这些策略和方法无法充分发挥光储系统的灵活性，无法兼顾家庭整体用电的经济性和光伏资源利用率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于户用光储系统的储能能量管理方法。
[0007]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种适用于户用光储系统的储能能量管理方法，该方法包括储能能量管理计划的基于日前预测的滚动优化阶段和基于多次预测更新的滚动优化阶段；
[0008]所述基于日前预测的滚动优化阶段包括：
[0009]户用光储系统的储能能量管理以日为调度周期，在开始当前调度日能量管理计划前，于前一日晚上获取未来24小时的光伏功率预测与负荷功率预测，如果当地存在波动电价，还需获取调度日的分时电价，调度时段开始前获取光储系统的实时光伏功率与实时负荷功率；
[0010]将调度日等分为N个时段，基于未来24小时各时段光伏和负荷的功率预测信息以及实时的光伏、负荷功率数据，综合考虑电度电费、余电上网收益、储能调度成本和弃光损失，以当日剩余时段运行成本最小为目标，计及功率平衡约束、光伏并网功率限制约束、光储系统设备技术特性约束和光储系统共用逆变器约束，将当日剩余时段计划建模为混合整数线性规划问题，制定当日剩余各时段的储能能量管理计划，包括储能充放电功率、储能电池荷电(state of charge,SOC)、向电网购售电功率和弃光功率；
[0011]基于当日剩余时段储能能量管理计划，选取当前时段的计划，将计划结果中的当前时段储能充放电功率传输至逆变器，逆变器遵循计划结果，结合当前调度时段内的实时光伏功率和实时负荷功率，执行储能的充放电，获取实际的向电网购售电功率并执行；
[0012]所述基于多次预测更新的滚动优化阶段包括：
[0013]在调度日内的若干固定时刻进行多次预测更新，预测对象调整为各固定时刻起未来24小时时间范围内各时段的光伏功率与负荷功率；根据n个固定时刻划分为n+1个预测更新时段，当日各调度时段判断当前具体所处的预测更新时段，对其所处的预测更新时段对应的24小时的预测更新数据进行截取，截取范围为当前时段至当日最后一个时段，根据截取出的光伏和负荷功率数据，结合实时的光伏和负荷功率数据，制定更新后的当日剩余各时段的储能能量管理计划。
[0014]进一步地，所述基于日前预测的滚动优化阶段中所需输入信息包括：
[0015]1)与调度时段的时间尺度相同的户用光伏功率预测与负荷功率预测，每个时段一个值；
[0016]2)以小时为时间粒度的调度日的分时电价；
[0017]3)每一调度时段开始时的实时光伏功率与负荷功率；
[0018]4)每一调度时段开始时的实时SOC。
[0019]进一步地，将户用光储系统当日剩余时段计划建模为混合整数线性规划问题的方法如下：
[0020]S1、将所有变量按连续变量和0
‑
1变量两种类型定义如下：
[0021]定义的连续变量x包括：用户在t时段向电网购电功率光储系统在t时段的余电上网功率光储系统在t时段弃电功率储能设备在t时段的充电功率储能设备在t时段的放电功率储能设备在t时段的SOC SOC
t
；其中连续变量SOC
t
均为非负；
[0022]定义的0
‑
1变量u包括：储能设备在t时段的充电状态储能设备在t时段的放电状态用户在t时段向电网购电状态光储系统在t时段的余电上网状态
[0023]S2、以用户当日剩余时段总体运行成本最小为目标，定义混合整数线性规划问题的目标函数如下所示：
[0024][0025]其中L
T
表示在当前时刻当日剩余时段集合，表示用户在t时段向电网购电的价格，表示光储系统在t时段余电上网的价格；
[0026]S3、设置混合整数线性规划问题的约束条件如下：
[0027]1)功率平衡约束：
[0028]P
bt
+P
fpvt
+P
dht
＝P
floadt
+P
st
+P
cht
+P
at
[0029]其中P
fpvt
表示t时段光伏功率预测值，P
floadt
表示t时段负荷功率预测值，且当t取1时，预测值使用实际光伏与负荷功率代替；
[0030]2)储能最大充放电功率约束：
[0031][0032][0033]其中P
chmax
、P
dhmax
分别为储能最大充电功率和储能最大放电功率；
[0034]3)储能充放电状态互斥约束：
[0035]U
cht
+U
dht
≤1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于户用光储系统的储能能量管理方法，其特征在于，该方法包括储能能量管理计划的基于日前预测的滚动优化阶段和基于多次预测更新的滚动优化阶段；所述基于日前预测的滚动优化阶段包括：户用光储系统的储能能量管理以日为调度周期，在开始当前调度日能量管理计划前，于前一日晚上获取未来24小时的光伏功率预测与负荷功率预测，如果当地存在波动电价，还需获取调度日的分时电价，调度时段开始前获取光储系统的实时光伏功率与实时负荷功率；将调度日等分为N个时段，基于未来24小时各时段光伏和负荷的功率预测信息以及实时的光伏、负荷功率数据，综合考虑电度电费、余电上网收益、储能调度成本和弃光损失，以当日剩余时段运行成本最小为目标，计及功率平衡约束、光伏并网功率限制约束、光储系统设备技术特性约束和光储系统共用逆变器约束，将当日剩余时段计划建模为混合整数线性规划问题，制定当日剩余各时段的储能能量管理计划，包括储能充放电功率、储能电池荷电SOC、向电网购售电功率和弃光功率；基于当日剩余时段储能能量管理计划，选取当前时段的计划，将计划结果中的当前时段储能充放电功率传输至逆变器，逆变器遵循计划结果，结合当前调度时段内的实时光伏功率和实时负荷功率，执行储能的充放电，获取实际的向电网购售电功率并执行；所述基于多次预测更新的滚动优化阶段包括：在调度日内的若干固定时刻进行多次预测更新，预测对象调整为各固定时刻起未来24小时时间范围内各时段的光伏功率与负荷功率；根据n个固定时刻划分为n+1个预测更新时段，当日各调度时段判断当前具体所处的预测更新时段，对其所处的预测更新时段对应的24小时的预测更新数据进行截取，截取范围为当前时段至当日最后一个时段，根据截取出的光伏和负荷功率数据，结合实时的光伏和负荷功率数据，制定更新后的当日剩余各时段的储能能量管理计划。2.根据权利要求1所述的适用于户用光储系统的储能能量管理方法，其特征在于，所述基于日前预测的滚动优化阶段中所需输入信息包括：1)与调度时段的时间尺度相同的户用光伏功率预测与负荷功率预测，每个时段一个值；2)以小时为时间粒度的调度日的分时电价；3)每一调度时段开始时的实时光伏功率与负荷功率；4)每一调度时段开始时的实时SOC。3.根据权利要求1所述的适用于户用光储系统的储能能量管理方法，其特征在于，将户用光储系统当日剩余时段计划建模为混合整数线性规划问题的方法如下：S1、将所有变量按连续变量和0
‑
1变量两种类型定义如下：定义的连续变量x包括：用户在t时段向电网购电功率光储系统在t时段的余电上网功率光储系统在t时段弃电功率储能设备在t时段的充电功率储能设备在t时段的放电功率储能设备在t时段的SOCSOC
t
；其中连续变量P
st
、SOC
t
均为非负；定义的0
‑
1变量u包括：储能设备在t时段的充电状态储能设备在t时段的放电状态
用户在t时段向电网购电状态光储系统在t时段的余电上网状态S2、以用户当日剩余时段总体运行成本最小为目标，定义混合整数线性规划问题的目标函数如下所示：其中L
T
表示在当前时刻当日剩余时段集合，表示用户在t时段向电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：江全元，刘寅韬，耿光超，孙玉玺，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：