一种储能站网协同规划方法技术

本发明专利技术公开了一种储能站网协同规划方法

【技术实现步骤摘要】
一种储能站网协同规划方法、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种储能站网协同规划方法
、
电子设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]储能系统主要由储能站
、
能源传输网络和用能负荷组成
。
以满足用户的电能需求和项目经济性及环保性的要求
。
储能系统规划是能源互联网建设的首要任务，储能站的选址定容和多能网络的管网布局是其中最重要的技术环节和内容
。
目前针对储能站
‑
网布局求解问题，常采用规划模型并结合图论最短路径算法进行优化，然而该类优化方法所得网络布局存在路径重复敷设和所得解可能非最优的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种储能站网协同规划方法，解决网络布局存在路径重复敷设和所得解可能非最优的问题
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种储能站网协同规划方法，包括步骤：
[0005]步骤
S1
：筛选适合建设储能站的节点作为储能站的候选节点，设定规划模型，规划模型根据能源管线敷设运维成本及储能站建设运维成本确定储能站站址；
[0006]步骤
S2
：确定所述规划模型的目标函数和约束条件，基于所述目标函数和约束条件对规划模型进行求解，获取站网投资运维总成本最低的储能站选址定容及网络布局方案，
[0007]步骤
S3
：对目标函数和约束条件进行优化，将每条独立路径作为决策变量，增加节点
‑
路径约束
、
连通图约束，针对同一目标进行求解，从而获得不产生重复路径的目标最优解
,
作为储能站网协选址推荐方案
。
[0008]优选的，确定能源传输管线敷设运维成本模型，传输管线的成本模型包含投资和运维成本，采用能距对传输管线成本进行量化，模型如下式：
[0009][0010]式中：
x
为能源品种，
i
和
j
为相邻网络节点，属于集合
Ω
bus
,
Ω
bus
为包含所有节点组成的集合，
ij
表示支路
i
‑
j
；为支路
i
‑
j
的能距，表示管线等年值投资成本，为功率损失成本，为管线设备折旧成本，为人工维护成本；
[0011]其中：
[0012][0013][0014][0015][0016][0017]式中：
r
为等年值系数，分别为对应能源管线折旧及人工费用比例系数，
d
为供能管线管径，
λ
为保温层导热系数，
t
c
为管道内外温差，
T
max
为循环水泵最大运行时间，
C
e
为电价，
δ
i
为管壁厚度，
δ
ti
为保温层厚度，
COP
为系统能效比，
T
为运行年限；
[0018]储能站成本包含储能站投资建设成本
、
运维成本及循环水泵运行成本，其成本模型如下多个式子所示：
[0019][0020][0021][0022][0023]式中：为储能站总成本，为储能站投资建设成本，为储能站运维成本，为循环水泵运行费用；
V
ES
为储能站容量，
C
ES
为储能站单位容量成本，分别为储能站折旧及人工维护费用比例系数，
P
p
为循环水泵工作压力，
v
water
为水的流速，
η
p
为水泵工作效率
。
[0024]优选的，储能系统中的储能站
、
负荷区之间管道沿交通网络铺设，将交通路网视为一个二维多环网空间，根据下式确定节点之间的最短路径，最短路径问题表示为求解两个顶点间的最短路径，即下式：
[0025]L
ij
，
best
＝
min
·
(L
ia
+L
ab
+
…
+L
zj
)
，
a
，
b
，
…
z∈
Φ
p
[0026]式中：
L
ij
，
best
为节点
i
到节点
j
的最短路径，
L
ab
为以
a
，
b
为端节点的路径，且
a
与
b
为相邻节点，
Φ
p
为包含所有节点的集合，
a
，
b
，
…
z
为所有可能通过的节点
。
[0027]优选的，规划模型目标函数包含传输网络成本和储能站成本；传输网络成本由供能路线和供给负荷量决定，表示为站
‑
荷能距与储能站所供容量的乘积；储能站成本由其数量及对应容量决定；规划模型目标函数可表示为下式：
[0028][0029]式中：
f
p
为基于
P
‑
中位模型的储能站
‑
网规划总成本，
Ω
g
为所有候选储能站集合，
Ω
d
为所有负荷节点集合；为
x
类能源负荷点
n
到储能站候选点
m
的能距，
Y
nm
表示负荷点
n
是否由储能站候选点
m
供能，
L
nm
为负荷点
n
到储能站候选点
m
的长度，
P
n
为负荷点
n
的负荷量，为候选储能站
m
的投资建设成本，
X
m
表示储能站候选点
m
上是否建设储能站，为0‑1变量；
[0030]确定规划模型的约束条件，储能站与负荷需满足以下供需平衡条件：
[0031]1)
各负荷节点均需由储能站供能；
[0032]2)
每个负荷节点只设计一条路线由储能站向其供能；
[0033]3)
储能站规划数目存在上限；
[0034]基于以上规划原则，建立供需平衡约束模型如下式：
[0035][0036]式中：
P
为最大储能站数目，第一个约束表示负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种储能站网协同规划方法，其特征在于，包括步骤：步骤
S1
：筛选适合建设储能站的节点作为储能站的候选节点，设定规划模型，规划模型根据能源管线敷设运维成本及储能站建设运维成本确定储能站站址；步骤
S2
：确定所述规划模型的目标函数和约束条件，基于所述目标函数和约束条件对规划模型进行求解，获取站网投资运维总成本最低的储能站选址定容及网络布局方案；步骤
S3
：对目标函数和约束条件进行优化，将每条独立路径作为决策变量，增加节点
‑
路径约束
、
连通图约束，针对同一目标进行求解，从而获得不产生重复路径的目标最优解
,
作为储能站网协选址推荐方案
。2.
根据权利要求1所述的储能站网协同规划方法，其特征在于，确定能源传输管线敷设运维成本模型，传输管线的成本模型包含投资和运维成本，采用能距对传输管线成本进行量化，模型如下式：式中：
x
为能源品种，
i
和
j
为相邻网络节点，属于集合
Ω
bus
，
Ω
bus
为包含所有节点组成的集合，
ij
表示支路
i
‑
j
；为支路
i
‑
j
的能距，表示管线等年值投资成本，为功率损失成本，为管线设备折旧成本，为人工维护成本；其中：其中：其中：其中：其中：式中：
r
为等年值系数，分别为对应能源管线折旧及人工费用比例系数，
d
为供能管线管径，
λ
为保温层导热系数，
t
c
为管道内外温差，
T
max
为循环水泵最大运行时间，
C
e
为电价，
δ
i
为管壁厚度，
δ
ti
为保温层厚度，
COP
为系统能效比，
T
为运行年限；储能站成本包含储能站投资建设成本
、
运维成本及循环水泵运行成本，其成本模型如下多个式子所示：下多个式子所示：下多个式子所示：
式中：为储能站总成本，为储能站投资建设成本，为储能站运维成本，为循环水泵运行费用；
V
ES
为储能站容量，
C
ES
为储能站单位容量成本，分别为储能站折旧及人工维护费用比例系数，
P
p
为循环水泵工作压力，
v
water
为水的流速，
η
p
为水泵工作效率
。3.
根据权利要求2所述的储能站网协同规划方法，其特征在于，储能系统中的储能站
、
负荷区之间管道沿交通网络铺设，将交通路网视为一个二维多环网空间，根据下式确定节点之间的最短路径，最短路径问题表示为求解两个顶点间的最短路径，即下式：
L
ij,best
＝
min
·
(L
ia
+L
ab
+
…
+L
zj
),a,b,
…
z∈
Φ
p
式中：
L
ij,best
为节点
i
到节点
j
的最短路径，
L
ab
为以
a,b
为端节点的路径，且
a
与
b
为相邻节点，
Φ
p
为包含所有节点的集合，
a,b,
…
z
为所有可能通过的节点
。4.
根据权利要求2所述的储能站网协同规划方法，其特征在于，规划模型目标函数包含传输网络成本和储能站成本；传输网络成本由供能路线和供给负荷量决定，表示为站
‑
荷能距与储能站所供容量的乘积；储能站成本由其数量及对应容量决定；规划模型目标函数可表示为下式：式中：
f
p
为基于
P
‑
中位模型的储能站
‑
网规划总成本，
Ω
g
为所有候选储能站集合，
Ω
d
为所有负荷节点集合；为
x
类能源负荷点
n
到储能站候选点
m
的能距，
Y
nm
表示负荷点
n
是否由储能站候选点
m
供能，
L
nm
为负荷点
n
到储能站候选点
m
的长度，
P
n
为负荷点
n
的负荷量，为候选储能站
m
的投资建设成本，
X
m
表示储能站候选点
m
上是否建设储能站，为0‑1变量；确定规划模型的约束条件，储能站与负荷需满足以下供需平衡条件：
1)
各负荷节点均需由储能站供能；
2)
每个负荷节点只设计一条路线由储能站向其供能；
3)
储能站规划数目存在上限；基于以上规划原则，建立供需平衡约束模型如下式：
式中：
P
为最大储能站数目，第一个约束表示负荷点
n
由且仅由储能站候选点
m
供能，第二个约束表示储能站规划数目不大于其上限值
P
，第三个约束表示只有当候选点
m
被选中建设储能站时才存在负荷由其供应
。5.
根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨薇，倪佳华，杨文斌，郦洪柯，汤晨易，施朝晖，王克，杨强，俞晶晶，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：