一种储能系统容量优化配置方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力系统技术领域，公开一种储能系统容量优化配置方法，包括：对储能系统所在电网进行监控，获取电网运行参数；根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，建立下层储能规划模型；根据所述电网运行参数，以储能系统个数和容量作为决策变量，以降低储能系统总投资成本为目标，建立上层储能规划模型；对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的储能系统容量配置结果。本发明专利技术能够有效的对储能系统容量进行优化，能够补偿一定量的动态无功功率，改善电力系统潮流分布，从而稳定负荷节点电压，降低系统网损，提高系统电能质量。提高系统电能质量。提高系统电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统容量优化配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种储能系统容量优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]合理地配置电池储能系统(BESS)在电力系统中的容量，一方面能够补偿一定量的动态无功功率，改善电力系统潮流分布，从而稳定负荷节点电压，降低系统网损，提高系统电能质量；另一方面，能够降低系统对新增无功补偿装置的需求，节省无功补偿装置的安装、管理费用，提高系统经济性。目前针对无功补偿装置容量的选取，往往依据从业人员个人经验，按照无功就地补偿原则，将负载量较大的负荷节点作为接入位置。这些依据从业人员个人经验设立的无功补偿容量往往无法同时兼顾系统稳定性和经济性的要求。
[0003]目前针对无功补偿装置定容问题，所采取的优化方法主要分为两类：一种是静态电压分析法，即以某一时刻各负荷节点电压稳定为依据，确定无功补偿装置容量。另一种则是针对动态无功补偿装置，将定容问题转化为广义的无功优化规划范畴，考虑负荷动态变化，建立相应的无功优化问题，设立目标函数及约束条件，并利用优化算法进行问题求解。在目标函数选定上，利用归一化方法，将不同量纲的多个目标进行综合考虑，例如投资成本，维护成本，网损费用，稳定性指标等。该方法相较于第一类静态电压分析法而言，更加贴近系统实际，更具合理性。
[0004]然而，上述方法并没有考虑到在优化过程中动态无功补偿装置控制动作对目标函数的影响。具体而言，在计算系统网损费用时，通常将系统最大负荷状态下的网损费用作为最终量代入目标函数，这样计算下来的网损费用显然不合实际。实际上，一方面动态无功补偿装置容量的确定会影响其控制动作的确定；另一方面通过优化无功补偿装置控制动作，从而降低系统网损，同时也会影响着其容量的确定。因此，在求解无功补偿装置定容问题时，需要同时对其控制动作进行优化。
[0005]因此，研发一种新型储能系统容量优化配置方法及系统，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种储能系统容量优化配置方法及系统，能够有效的对储能系统容量进行优化，能够补偿一定量的动态无功功率，改善电力系统潮流分布，从而稳定负荷节点电压，降低系统网损，提高系统电能质量。
[0007]为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0008]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种储能系统容量优化配置方法。
[0009]在一个实施例中，所述储能系统容量优化配置方法，包括：
[0010]对储能系统所在电网进行监控，获取电网运行参数；
[0011]根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，建立下层储能规划模型；
[0012]根据所述电网运行参数，以储能系统个数和容量作为决策变量，以降低储能系统总投资成本为目标，建立上层储能规划模型；
[0013]通过下层储能规划模型，确定最低有功网损量，将最低有功网损量反馈至上层储能规划模型，更新上层储能规划模型参数，通过上层储能规划模型确定储能系统总投资成本，并对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的储能系统容量配置结果。
[0014]在一个实施例中，根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，建立下层储能规划模型包括：
[0015]采用如下计算公式作为下层储能规划模型目标函数：
[0016][0017]式中，P
loss
为所确定的系统日有功网损量；Δt为预设的时间段，当Δt足够短时，则系统网损量在此时间段内保持不变；p
loss
(i)为系统在i时刻时的网损量；
[0018]采用如下计算公式作为下层储能规划模型的约束条件：
[0019][0020]式中，P
i
(k)为负荷节点i处k时刻有功总功率；Qi(k)为负荷节点i处k时刻无功总功率；Q
i
(k)为i号储能系统的k时刻可调无功功率矢量；Q
max
(k)为k时刻可调无功功率上限；Q
min
(k)为k时刻可调无功功率下限；V
i
(k)为负荷节点i处k时刻的电压幅值；G
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电导；B
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电纳；θ
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电压相差角；V(k)为k时刻系统各节点电压组成的电压矢量；V
min
为电压稳定运行下限；V
max
为电压稳定运行上限；N为系统总负荷节点数。
[0021]在一个实施例中，根据所述电网运行参数，以储能系统个数和容量作为决策变量，以降低储能系统总投资成本为目标，建立上层储能规划模型包括：
[0022]采用如下计算公式作为上层储能规划模型目标函数：
[0023]minF(n，s)＝C
hdt
+C
im
+C
loss
[0024]式中，n和s分别为储能系统个数和容量；C
hdt
为购买成本；C
im
为安装维护成本；C
loss
为电能损失成本；
[0025]采用如下计算公式作为上层储能规划模型的电压约束条件：
[0026]V
min
≤V(k)≤V
max
，k＝1，2，...，n
[0027]式中，V(k)为k时刻系统各节点电压组成的电压矢量；V
min
为电压稳定运行下限；
V
max
为电压稳定运行上限；
[0028]采用如下计算公式作为上层储能规划模型的功率约束条件：
[0029][0030][0031]式中，P
n
为系统节点n处有功总功率；Q
n
为系统节点n处无功总功率；V
n
为节点n处电压幅值；V
m
为系统节点m处电压幅值；G
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电导；B
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电纳；θ
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电压相差角；
[0032]采用如下计算公式作为上层储能规划模型的储能系统功率约束条件：
[0033]Q
min
≤Q
i
≤Q
max
[0034]式中，Q
i
为i号储能系统可调无功功率矢量；Q
max
为可调无功功率上限；Q
min
为可调无功功率下限。
[0035]在一个实施例中，所述购买本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能系统容量优化配置方法，其特征在于，包括：对储能系统所在电网进行监控，获取电网运行参数；根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，建立下层储能规划模型；根据所述电网运行参数，以储能系统个数和容量作为决策变量，以降低储能系统总投资成本为目标，建立上层储能规划模型；通过下层储能规划模型，确定最低有功网损量，将最低有功网损量反馈至上层储能规划模型，更新上层储能规划模型参数，通过上层储能规划模型确定储能系统总投资成本，并对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的储能系统容量配置结果。2.根据权利要求1所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，建立下层储能规划模型包括：采用如下计算公式作为下层储能规划模型目标函数：式中，P
loss
为所确定的系统日有功网损量；Δt为预设的时间段，当Δt足够短时，则系统网损量在此时间段内保持不变；p
loss
(i)为系统在i时刻时的网损量；采用如下计算公式作为下层储能规划模型的约束条件：式中，P
i
(k)为负荷节点i处k时刻有功总功率；Q
i
(k)为负荷节点i处k时刻无功总功率；Q
i
(k)为i号储能系统的k时刻可调无功功率矢量；Q
max
(k)为k时刻可调无功功率上限；Q
min
(k)为k时刻可调无功功率下限；V
i
(k)为负荷节点i处k时刻的电压幅值；G
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电导；B
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电纳；θ
ij
为负荷节点i和负荷节点j之间电压相差角；V(k)为k时刻系统各节点电压组成的电压矢量；V
min
为电压稳定运行下限；V
max
为电压稳定运行上限；N为系统总负荷节点数。3.根据权利要求1所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，根据所述电网运行参数，以储能系统个数和容量作为决策变量，以降低储能系统总投资成本为目标，建立上层储能规划模型包括：采用如下计算公式作为上层储能规划模型目标函数：min F(n，s)＝C
hdt
+C
im
+C
loss
式中，n和s分别为储能系统个数和容量；C
hdt
为购买成本；C
im
为安装维护成本；C
loss
为电
能损失成本；采用如下计算公式作为上层储能规划模型的电压约束条件：V
min
≤V(k)≤V
max
,k=1,2,...,n式中，V(k)为k时刻系统各节点电压组成的电压矢量；V
min
为电压稳定运行下限；V
max
为电压稳定运行上限；采用如下计算公式作为上层储能规划模型的功率约束条件：采用如下计算公式作为上层储能规划模型的功率约束条件：式中，P
n
为系统节点n处有功总功率；Q
n
为系统节点n处无功总功率；V
n
为节点n处电压幅值；V
m
为系统节点m处电压幅值；G
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电导；B
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电纳；θ
nm
为负荷节点n和负荷节点m之间电压相差角；采用如下计算公式作为上层储能规划模型的储能系统功率约束条件：Q
min
≤Q
i
≤Q
max
式中，Q
i
为i号储能系统可调无功功率矢量；Q
max
为可调无功功率上限；Q
min
为可调无功功率下限。4.根据权利要求3所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，所述购买成本的计算公式如下：式中，C
hdt
为购买成本；n为储能系统个数；S
i
为第i台储能系统容量；C(i,s)为相应的购买成本。5.根据权利要求3所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，所述安装维护成本的计算公式如下：式中，C
im
为安装维护成本；c
l
为储能系统安装系数；c
k
为储能系统单位时间维护成本；k为储能系统使用折旧年限。6.根据权利要求3所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，所述电能损失成本的计算公式如下：C
loss
＝365kc
loss
P
loss
式中，C
loss
为电能损失成本；c
loss
为网损因子，与系统单位电价正相关；P
loss
为系统日有功网损量；k为储能系统使用折旧年限。7.根据权利要求1所述的储能系统容量优化配置方法，其特征在于，对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的侧储能系统容量配置结果包括：利用粒子群优化算法实现对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最
终的侧储能系统容量配置结果；或，利用遗传算法实现对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的侧储能系统容量配置结果；或，利用混合元启发式算法实现对下层储能规划模型和上层储能规划模型联合求解，得到最终的侧储能系统容量配置结果。8.一种储能系统容量优化配置系统，其特征在于，包括：参数获取模块，用于对储能系统所在电网进行监控，获取电网运行参数；下层模型建立模块，用于根据所述电网运行参数，以各时刻储能系统无功调节量为决策变量，以降低储能系统有功网损量为目标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张用，孙树敏，程艳，滕玮，王楠，王玥娇，关逸飞，于芃，王士柏，邢家维，张兴友，刘奕元，周光齐，杨颂，王成龙，赵帅，常万拯，王彦卓，李庆华，郭永超，李志浩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：