基于改进Benders分解的储能装置规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于改进Benders分解的储能装置规划方法，包括如下步骤：基于经济性最优原则，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标，构建储能电站规划模型；获取储能电站自身约束及系统级约束；采用改进广义Benders分解算法求解储能电站规划模型，将储能电站规划模型分解为规划主问题和运行子问题，利用分支定界法生成改进后的割平面，交替迭代求解，获取储能电站的接入位置、接入数量和接入容量；本发明专利技术考虑经济性准则，建立包含风光电源和储能装置的网络规划优化的混合整数非线性模型，利用改进割平面的广义Benders分解算法进行模型求解，在保证规划结果的精确性和有效性的同时，提高了模型求解收敛速度。提高了模型求解收敛速度。提高了模型求解收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
基于改进Benders分解的储能装置规划方法及装置


[0001]本专利技术属于电站规划
，尤其涉及基于改进Benders分解的储能装置规划方法及装置。

技术介绍

[0002]新能源装置的广泛接入，减少了电力系统对传统能源的依赖，但同时由于其波动性与不确定性，也给传统电力系统经济稳定运行带来挑战；储能装置作为过渡性的调节资源，成为电力系统平衡新能源出力进行电网侧峰谷调节的重要手段，在未来电力系统中有重要的应用前景。因此，合理规划储能电站的接入位置与并网模式，提高对新能源电力资源的消纳能力，对电力网络的经济性与可靠性具有重要意义。
[0003]目前常用于储能电站并网选址的规划方法有：粒子群算法、蚁群算法、列和约束生成算法、模拟退火法等启发式算法等；在实际电力系统中，既包含储能电站充放电功率、运行功率等连续变量，同时也包含像储能电站位置变量、充放电状态变量等整数变量，属于混合整数规划问题。结合电力系统中的各类复杂非线性约束，整体来看储能电站的并网选址规划问题属于混合整数非线性规划，需采取合适的求解策略。
[0004]部分学者使用分枝定界法(Branch and Bound，B&B)和分支定界法(Branch and Cut，B&C)来求解混合整数非线性规划问题。针对储能选址并网问题的特性，本文将采用分支定界法中的改进广义Benders分解法解决储能配置问题，通过改进主问题、子问题的求解算法和割平面的生成方法，来提高模型的求解效率和配置准确性。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]基于改进Benders分解的储能装置并网选址规划方法，包括如下步骤：
[0007]基于经济性最优原则，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标，构建储能电站规划模型；
[0008]获取储能电站自身约束及系统级约束；
[0009]采用改进广义Benders分解算法求解储能电站规划模型，将储能电站规划模型分解为规划主问题和运行子问题，利用分支定界法生成改进后的割平面，交替迭代求解，获取储能电站的接入位置、接入数量和接入容量。
[0010]进一步的，基于经济性最优原则，设置储能电站规划模型，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标：
[0011][0012]式中：C
total
为储能电站规划总成本；C
set
为安装成本；C
run
为运行成本；C
main
为维护成本；N
l
为系统支路总数；I
i
为第i条支路的电流；r
i
为第i条支路的等效电阻；
[0013][0014]在储能电站建设成本中，a
i
为0
‑
1变量，用于表征第i个储能电站的接入状态；N
E
为规划储能电站总数；C
e,i
为第i个储能电站的固定建设成本；C
s,i
为第i个储能电站单位容量建设成本系数；S
e,i
为第i个储能电站规划容量；
[0015][0016]在储能电站运行成本中，T为选定规划时段小时数；C
ch,i
为第i个储能电站单位充电功率成本系数；P
ch,i,t
为第i个储能电站t时刻充电功率；C
dis,i
为第i个储能电站单位放电功率成本系数；P
dis,i,t
为第i个储能电站t时刻放电功率；
[0017][0018]在储能电站的维护成本中，C
m,i
为第i个储能电站的单位功率维护成本；P
e,i
为第i个储能电站的额定功率。
[0019]进一步的，所述运行子问题包含原问题中的所有连续变量，求解时应固定离散变量。
[0020]进一步的，所述规划主问题是基于子问题的求解结果进行构建的；所述规划主问题包含原问题中的离散变量和割平面，其表达形式如下：
[0021][0022]式中：a
i,k
为第k求解时第i个储能电站的接入状态，为待求变量；Ψ为替代变量，用于可行割与优化割的表示；约束条件包括包含a
i
变量的所有约束与可行割和优化割约束。
[0023]进一步的，利用分支定界法生成改进后的割平面的方法为：基于子问题的求解结果，构建可行割和优化割，作为约束回补主问题，割平面约束表达式如下：
[0024][0025]λ
kf
(By+Cx
kf
‑
b)≤0
ꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0026]式中：a
i
为状态变量；x
k
为第k次求解过程中子问题的最优解；x
kf
为第k次求解过程中，若子问题无解则求解其松弛问题对应的最优解；λ
k
为子问题约束条件对应的乘子向量；λ
kf
为松弛子问题约束条件对应的乘子向量；C、B分别为原问题约束中连续变量和离散变量的系数矩阵，b为原问题约束中的常数向量；式(21)表示优化割，式(22)表示可行割；
[0027]进一步的，采用改进广义Benders分解算法求解储能电站规划模型的方法，包括如下步骤：
[0028]1)设定初始上界UP＝∞，LB＝
‑
∞，选取初始整数变量a
i,k'
＝1，k＝0；
[0029]2)基于给定a
i,k'
构造子问题，若子问题有解，则将子问题的解与UP的最小值作为新的UP，并构造优化割平面约束；若子问题无解，则对子问题进行松弛求解，不更新UP，并构造可行割平面约束；
[0030]3)基于子问题和割平面约束，构造主问题，求解主问题，比较主问题的最优解与LB，利用其中最小值更新LB；
[0031]4)计算上下界差值，当差值小于设定阈值时，算法终止，输出最优解(x*,y*)；否则，k＝k+1，返回步骤2)。
[0032]进一步的，所述系统级约束包括运行功率约束、支路功率上下限约束、风光功率约束、火电机组爬坡约束、储能电站运行约束。
[0033]基于改进Benders分解的储能装置并网选址规划装置，包括：
[0034]储能电站规划模型构建模块，用于基于经济性最优原则，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标，构建储能电站规划模型；
[0035]约束条件获取模块，用于获取储能电站自身约束及系统级约束；
[0036]储能电站的选址并网规划问题求解模块，用于采用改进广义Benders分解算法求解储能电站规划模型，将储能电站规划模型分解为规划主问题和运行子问题，利用分支定界法生成改进后的割平面，交替迭代求解，获取储能电站的接入位置、接入数量和接入容量。
[0037]一种电子设备，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于改进Benders分解的储能装置规划方法，其特征在于，包括如下步骤：基于经济性最优原则，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标，构建储能电站规划模型；获取储能电站自身约束及系统级约束；采用改进广义Benders分解算法求解储能电站规划模型，将储能电站规划模型分解为规划主问题和运行子问题，利用分支定界法生成改进后的割平面，交替迭代求解，获取储能电站的接入位置、接入数量和接入容量。2.根据权利要求1所述基于改进Benders分解的储能装置规划方法，其特征在于：基于经济性最优原则，设置储能电站规划模型，以储能电站安装、运行成本、维护成本和网损最低为目标：式中：C
total
为储能电站规划总成本；C
set
为安装成本；C
run
为运行成本；C
main
为维护成本；N
l
为系统支路总数；I
i
为第i条支路的电流；r
i
为第i条支路的等效电阻；在储能电站建设成本中，a
i
为0
‑
1变量，用于表征第i个储能电站的接入状态；N
E
为规划储能电站总数；C
e,i
为第i个储能电站的固定建设成本；C
s,i
为第i个储能电站单位容量建设成本系数；S
e,i
为第i个储能电站规划容量；在储能电站运行成本中，T为选定规划时段小时数；C
ch,i
为第i个储能电站单位充电功率成本系数；P
ch,i,t
为第i个储能电站t时刻充电功率；C
dis,i
为第i个储能电站单位放电功率成本系数；P
dis,i,t
为第i个储能电站t时刻放电功率；在储能电站的维护成本中，C
m,i
为第i个储能电站的单位功率维护成本；P
e,i
为第i个储能电站的额定功率。3.根据权利要求1所述基于改进Benders分解的储能装置规划方法，其特征在于：所述运行子问题包含原问题中的所有连续变量，求解时应固定离散变量。4.根据权利要求1所述基于改进Benders分解的储能装置规划方法，其特征在于：所述规划主问题是基于子问题的求解结果进行构建的；所述规划主问题包含原问题中的离散变量和割平面，其表达形式如下：式中：a
i,k
为第k求解时第i个储能电站的接入状态，为待求变量；Ψ为替代变量，用于可行割与优化割的表示；约束条件包括包含a
i
变量的所有约束与可行割和优化割约束。
5.根据权利要求1所述基于改进Benders分解的储能装置规划方法，其特征在于：利用分支...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪，王耀，刘蕊，孙毅，张惠雯，石冰珂，孙东磊，赵龙，刘晓明，陈博，郑志杰，杜鹏，曹相阳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：