[發明專利]含高滲透率DG的配電網中儲能電池最優配置方法

有效

• 申請號: 201810314262.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108418233B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 徐晴;柳惠波;許曉慧;汪春;陳麗娟;梁軍;高振龍;黃國英;孫成龍;劉海璇;夏俊榮;張祥文;邱騰飛
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網江蘇省電力有限公司淮安供電分公司;中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.含高滲透率DG的配電網中儲能電池最優配置方法，它包括以下步驟：

S1利用傅里葉級數搭建儲能一天內的能量模型；

S2基于儲能一天內的充放電量及放電深度，搭建儲能電池的壽命模型；

S3基于上述模型建立以經濟成本最小的儲能電池配置模型，實現DG的就地消納；

S4對候選節點分別運用改進的內點法進行模型求解；

S5輸出儲能的最優接入位置、容量以及儲能的充放電功率；

其特征在于：

其中，所述的儲能一天內的能量模型：電池儲能系統BESS的最優調度問題需要優化各時刻的電池能量值E(t)，用列向量E_iT表示，維度T取決于采樣時間間隔，

這個矢量需要服從：1)電量回歸約束，即一天內首末時刻電量相等；2)充放電功率約束，即任何兩個相鄰時刻的電池能量值之間的差值具有限值約束；因此，儲能電池電量使用三角傅里葉級數來表示為：

式中，C_iF為傅里葉系數矢量；a₀，a_m，b_m分別為傅里葉常數系數，傅里葉余弦系數以及傅里葉正弦系數；m為傅里葉系數的個數；T為周期時間；

由儲能電池能量值得到儲能充放電功率，如下式所示：

ΔE＝E(t)-E(t-1)

P_B(t)＝ΔE/(Δt×η_c)，如果P_B(t)0；

P_B(t)＝ΔE×η_d/Δt，如果P_B(t)0；

式中，η_c、η_d分別為電池充放電效率；P_B為電池充放電功率；Δt為仿真間隔；則儲能電池容量由E_max、E_min以及最大放電深度DOD得出：

式中，儲能電池容量的單位是千瓦時；

其中，考慮循環壽命和使用年限后的所述的儲能電池壽命模型：

q＝CycleLife/(Cycles·D)

式中，Cycles為電池日循環次數；D為運行天數；CycleLife為電池額定循環次數；q為電池實際使用壽命，其單位為年；

其中，所述的以經濟成本最小的儲能電池配置模型中考慮了DG的就地消納，即配網網損費用最小以及電壓的調節費用和電池壽命成本，具體如下：

目標函數：

f(C_iF)＝γ₁C_battery+γ₂C_Loss+γ₃C_VR

其中：

式中，C_battery代表儲能電池運行維修支出，C_Loss為配網網損成本，代表了DG的就地消納，C_VR電壓調節成本；BUC為儲能電池單位功率成本；V_i為電壓值；δ_i為電壓相角；G_ij為支路k的電導；k表示支路的標號；V_ref＝1p.u.為平衡節點電壓值；r_loss網損費用；r_VR電壓調節費用；γ為權重系數；

約束條件：

P_i(t)＝P_inv-i(t)-P_L-i(t)

P_B-minP_BP_B-max

E_minEE_max

式中，P_i為節點有功功率；P_L-i為負荷有功功率；P_inv-i為逆變器功率；P_DG-i為DG接入有功功率；η_inv為變壓器效率；V_max、V_min為電壓上下限；P_B-max、P_B-min為儲能電池充放電功率的上下限；E_max、E_min為儲能電池能量值的上下限；

其中，所述的內點法改進的地方具體為：運用雅各比矩陣來構建模型的梯度，用來提升內點法的計算效率：

不等式約束的雅各比矩陣如下式所示：

其中，所述的模型求解包括以下步驟：

S41基于地理環境和一些規劃約束，確定電池儲能系統BESS接入的候選節點；

S42根據規劃側重點的不同，確定目標函數各種費用的權重系數；

S43在每個候選節點運行電池儲能系統BESS優化算法，得到目標函數值以及決策變量值；

S44根據求得的目標函數，確定電池儲能系統BESS最優位置；

S45根據得到的最優傅里葉系數矩陣得到儲能電池的能量曲線。