考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法及系统，方法包括：构建基站的主设备功耗模型；根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站用户的可调度运行状态，并基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态；根据每个时间段基站的实际运行状态建立以调峰性能最优和通讯基站系统运营成本最小的多目标优化调度模型；根据改进的

【技术实现步骤摘要】
考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法及系统


[0001]本专利技术属于储能调峰
，尤其涉及一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法及系统
。

技术介绍

[0002]在调峰优化
，电网亟需可灵活调用的储能设备参与电力系统调度，缓解高峰负荷用电的压力，提高系统稳定性
。
新建电力储能设备无疑增加电力系统的成本
。
[0003]而通讯基站为了保持通讯不会在任何情况下中断，都会配置电池储能作为备用电源
。
在
5G
通讯技术日益进步的年代，目前基站储能利用率低，如何利用强大的通讯基站储能设备，让基站储能参与电力系统调度，使电网稳定运行，是目前研究的关键
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法及系统，用于解决如何让基站储能参与电力系统调度，使电网稳定运行的技术问题
。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法，包括：构建基站的主设备功耗模型；根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站用户的可调度运行状态，并基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态；根据每个时间段基站的实际运行状态建立以调峰性能最优和基站系统运营成本最小的多目标优化调度模型；根据改进的
NSGA
‑Ⅱ
算法对所述多目标优化调度模型进行求解，得到各个基站各时段的储能电池最佳调度方案
。
[0006]第二方面，本专利技术提供一种考虑基站用户时空特性的储能调峰规划系统，包括：构建模块，配置为构建基站的主设备功耗模型；确定模块，配置为根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站用户的可调度运行状态，并基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态；建立模块，配置为根据每个时间段基站的实际运行状态建立以调峰性能最优和基站系统运营成本最小的多目标优化调度模型；求解模块，配置为根据改进的
NSGA
‑Ⅱ
算法对所述多目标优化调度模型进行求解，得到各个基站各时段的储能电池最佳调度方案
。
[0007]第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例的考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法的步骤
。
[0008]第四方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本专利技术任一实施例的考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法的步骤
。
[0009]本申请的考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法及系统，具有以下有益效果：
[0010]1、
对基站区域内用户的时空特性进行精细化划分，当基站台数过多时对用户进行时空特性的划分可以大幅减少多目标优化调度模型的寻优空间，加快了模型的运算速度，提高多目标优化调度模型的效率；
[0011]2、
根据改进的
NSGA
‑Ⅱ
算法对所述多目标优化调度模型进行求解，减轻了基站运行用电费用高问题的同时提高了电力系统的稳定运行
。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0013]图1为本专利技术一实施例提供的一种考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法的流程图；
[0014]图2为本专利技术一实施例提供的一种考虑基站用户时空特性的储能调峰规划系统的结构框图；
[0015]图3是本专利技术一实施例提供的电子设备的结构示意图
。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0017]请参阅图1，其示出了本申请的一种考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法的流程图
。
[0018]如图1所示，考虑基站用户时空特性的储能调峰规划方法具体包括以下步骤：
[0019]步骤
S101
，构建基站的主设备功耗模型
。
[0020]在本步骤中，根据基站的设备原理构建基站的主设备功耗模型
。5G
基站中，主设备功耗以室内基带处理单元
(BBU)
和射频单元
(AAU/RRU)
的功耗为主，在
BBU
所配置基带板个数确定的情况下，其功耗几乎保持稳定，可以认为是固定值；
AAU/RRU
的能耗与基站的无线利用率呈线性关系
。
[0021]需要说明的是，主设备功耗模型的表达式为：
[0022][0023]式中，为第
i
个基站在
t
时段的主设备总功耗，为第
i
个基站在
t
时段的基带处理单元能耗，为第
i
个基站在
t
时段的射频单元能耗，
[0024]计算第
i
个基站在
t
时段的射频单元能耗的表达式为：
[0025][0026]式中，
α
为基站系数，
X
为基站的无线利用率，
P
SS
为基站射频单元的静态能耗
。
[0027]步骤
S102
，根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站用户的可调度运行状态，并基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态
。
[0028]在本步骤中，根据基站区域内用户的时空特性确定基站的荷电状态上下限，其中，确定基站的荷电状态上下限的表达式为：
[0029][0030]式中，
SOC
i
，
t
，
min
为基站
i
在
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法，其特征在于，包括：构建基站的主设备功耗模型；根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站用户的可调度运行状态，并基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态；根据每个时间段基站的实际运行状态建立以调峰性能最优和基站系统运营成本最小的多目标优化调度模型；根据改进的
NSGA
‑
II
算法对所述多目标优化调度模型进行求解，得到各个基站各时段的储能电池最佳调度方案
。2.
根据权利要求1所述的一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法，其特征在于，其中，主设备包括基带处理单元和射频单元；所述主设备功耗模型的表达式为：式中，为第
i
个基站在
t
时段的主设备总功耗，为第
i
个基站在
t
时段的基带处理单元能耗，为第
i
个基站在
t
时段的射频单元能耗，计算第
i
个基站在
t
时段的射频单元能耗的表达式为：式中，
α
为基站系数，
X
为基站的无线利用率，
P
SS
为基站射频单元的静态能耗
。3.
根据权利要求1所述的一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法，其特征在于，所述根据所述主设备功耗模型对考虑基站区域内用户的时空特性的电池储能进行划分，确定每个时间段基站的可调度运行状态包括：根据基站区域内用户的时空特性确定基站的荷电状态上下限，其中，确定基站的荷电状态上下限的表达式为：式中，
SOC
i
，
t
，
min
为基站
i
在
t
时刻的荷电状态下限，
S
i
，
t
，
Tmin
为基站
i
在
t
时刻考虑用户时间特性备电后的最小荷电状态，
S
i
，
Pmin
为基站
i
考虑用户空间特性备电后的最小荷电状态，
S
i
，
Omin
为基站
i
考虑电池避免过放过充的荷电状态下限，
SOC
i
，
t
，
max
为基站
i
在
t
时刻的荷电状态上限，
S
i
，
Omax
为基站
i
考虑电池避免过放过充的荷电状态上限；其中，计算基站
i
在
t
时刻考虑用户时间特性备电后的最小荷电状态
S
i
，
t
，
Tmin
的表达式为：式中，
E
i
为基站
i
的额定容量，
σ
为基站负载率与荷电状态关联系数，
l
i
，
t
为基站
i
在
t
时刻的基站接入用户数，
l
i
，
max
为基站
i
在
t
时刻的基站接入用户数上限；计算基站
i
考虑用户空间特性备电后的最小荷电状态
S
i
，
Pmin
的表达式为：
式中，为基站
i
在
t
时刻的用电功率，
t
i
，
res
为根据基站
i
的空间特性确定的基站备电时间；其中，计算根据基站
i
的空间特性确定的基站备电时间
t
i
，
res
的表达式为：式中，
λ
i
为基站
i
的辐射范围内的平均年故障次数，
Δ
t
i
，
pf
为基站
i
的辐射范围内的故障平均停电时间，
λ
为基站
i
的总调度范围内的平均年故障次数，
Δ
t
pf
为基站
i
的总调度范围内的故障平均停电时间，
t
res
为通用标准的大型设备的备电时间；将电网中的
N
台基站划分为三种状态，其中，
N
char
为仅支持充电的基站，
N
diss
为仅支持充电的基站，
N
cod
为既支持充电又支持放电的基站；根据基站在不同时刻的荷电状态确定每个时间段基站的可调度运行状态，其中，确定每个时间段基站的可调度运行状态的表达式为：每个时间段基站的可调度运行状态的表达式为：式中，
μ
i
(t)
为基站
i
在
t
时刻的可调度运行状态，
SOC
i
，
t
为基站
i
在
t
时刻的荷电状态，
η
为电池的充放电效率，
P
char
、P
diss
分别为电池的充电功率和放电功率，
Δ
t
为一个调度周期，
P
L
(t)
为
t
时刻总调度区域的负荷功率，
P
WP
(t)
为
t
时刻风光新能源发电厂的出力功率；当
μ
i
(t)
＝
‑1时，即
N∈N
diss
，此时储能电池仅支持放电运行；当
μ
i
(t)
＝1时，即
N∈N
char
，此时储能电池仅支持充电运行；当
μ
i
(t)
＝
k
即
N∈N
cod
，此时储能电池既支持充电又支持放电
。4.
根据权利要求3所述的一种考虑基站区域内用户时空特性的储能调峰规划方法，其特征在于，所述基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态包括：基于电网波峰波谷情况和实时电价对所述可调度运行状态进行调整，得到每个时间段基站的实际运行状态，其中，基站储能电池
i
在
t
时刻的实际运行状态
σ
i
(t)∈[
‑1，
1]
；当
μ
i
(t))
＝1时，
σ
i
(t)
＝1；
μ
i
(t))
＝
‑1时，
σ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，钟士元，舒娇，李玉婷，谢鹏，江涛，熊宁，肖园，王伟，熊云，张雪婷，夏鹞轩，朱思乔，马瑞，
申请(专利权)人：国家电网有限公司江西腾达电力设计院有限公司长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：