[發(fā)明專利]一種基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011308721.0
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112446145B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 李旭霞;張琳娜;鄭曉明;李佳;梁燕;王鵬;王堯;胡迎迎;鄧嬌嬌;荊永明;劉紅麗;王庭剛
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟技術研究院;武漢恒源電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：設置儲能電站規(guī)劃模型參數(shù)；

步驟2，分別建立儲能電站規(guī)劃模型的目標函數(shù)、等效全循環(huán)次數(shù)的儲能電站壽命模型、儲能電站壽命模型約束條件、系統(tǒng)運行約束條件；

步驟3：將等效全循環(huán)次數(shù)的冪函數(shù)分段線性化后得到線性優(yōu)化后等效全循環(huán)次數(shù)，將循環(huán)放電深度線性優(yōu)化得到線性優(yōu)化后循環(huán)放電深度，將儲能電站的全壽命周期成本進行線性擬合得到線性擬合后儲能電站的全壽命周期成本，進一步將線性擬合后儲能電站的全壽命周期成本二進制變量化得到二進制后儲能電站的全壽命周期成本模型，從而建立儲能電站確定性混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型；

步驟4：根據(jù)步驟1至步驟3建立建立確定性的儲能電站混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，進一步通過KL散度來量化風電場出力的實際概率分布與經(jīng)驗性分布之間的距離以構(gòu)建儲能電站的分布魯棒規(guī)劃模型；

步驟5：通過將儲能電站的分布魯棒規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化為確定性的混合整數(shù)規(guī)劃模型，采用成熟的分支定界法進行求解，得到優(yōu)化后儲能電站的分布魯棒規(guī)劃模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法，其特征在于：

步驟1所述設置儲能電站規(guī)劃模型參數(shù)為：

設置規(guī)劃模型中調(diào)度周期，單位時間間隔，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用比例，發(fā)電機成本分段線性化數(shù)，棄風率，棄風率置信水平，貼現(xiàn)率，殘值回收率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法，其特征在于：

步驟2所述建立儲能電站規(guī)劃模型的目標函數(shù)為：

式中，C_{Total_ESS}為儲能電站的全壽命周期成本，C_UC為機組組合運行成本，機組組合運行成本包括機組煤耗成本和機組啟停產(chǎn)生的開停機成本；

儲能電站的全壽命周期成本具體計算如下：

C_{Total_ESS}＝C_{INV_ESS}+C_{OM_ESS}-C_{RES_ESS}

其中，C_{INV_ESS}為儲能電站的一次性投資成本，C_{OM_ESS}為儲能電站的運行維護成本，C_{RES_ESS}為儲能電站的退役回收價值；

機組組合運行成本具體計算如下：

式中，表示第i臺火電機組第t個調(diào)度周期時段的燃料成本，表示第i臺火電機組第t個調(diào)度周期時段的開機費用，表示第i臺火電機組第t個調(diào)度周期時段的停機費用，T為調(diào)度周期時段的數(shù)量，N為火電機組的總數(shù)；

步驟2所述建立等效全循環(huán)次數(shù)的儲能電站壽命模型：

電化學電池的循環(huán)壽命可采用冪函數(shù)擬合確定為：

其中：N_life為電化學電池達到壽命終點時的循環(huán)次數(shù)；N₀為電化學電池以100％放電深度充放電的循環(huán)次數(shù)；DOD_cyc為電池實際循環(huán)放電深度；k_p為擬合得到的常數(shù)；對于不同種類的電池，k_p的值各不相同，通常由電池廠家提供該參數(shù)；

建立不同放電深度循環(huán)下調(diào)度周期時段的等效全循環(huán)次數(shù)，通過將每次放電深度折算到100％放電深度下，得到每次充放電循環(huán)對壽命循環(huán)次數(shù)N₀的折損次數(shù)為：

其中，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的折損次數(shù)，為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的循環(huán)放電深度，

電化學電池日等效全循環(huán)次數(shù)為：

其中，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站電化學電池日等效全循環(huán)次數(shù)，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的折損次數(shù)；

步驟2所述建立儲能電站壽命模型約束條件：

儲能電站在運行過程中約束包括：充放電狀態(tài)約束，充放電速率約束、充放電能量平衡約束、充放電過程約束、充放電循環(huán)判斷變量約束；

所述充放電狀態(tài)約束為：

其中，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的充電狀態(tài)，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的放電狀態(tài)，

所述充放電速率約束為：

式中：為第k個節(jié)點對應的儲能電站功率上限，為第k個節(jié)點對應的儲能電站下限，為第k個節(jié)點對應的儲能電站放電功率上限，為第k個節(jié)點對應的儲能電站放電功率下限，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的充電功率，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的放電功率；

所述充放電能量平衡約束為：

式中：SoC_k,t為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的荷電狀態(tài)，η_ch,k為第k個節(jié)點對應的儲能電站的充電，η_dis,k為第k個節(jié)點對應的儲能電站的放電效率，Δt為調(diào)度周期時段的時間間隔，為第k個節(jié)點對應的儲能電站荷電狀態(tài)上限，SoC_k為第k個節(jié)點對應的儲能電站荷電狀態(tài)下限，為第k個節(jié)點對應的儲能電站的是否配置儲能電站的二進制變量；

所述充放電過程約束為：

式中，為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的充電過程中二進制變量，為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的放電過程中二進制變量；

當且僅當或表示儲能電站發(fā)生可充發(fā)電狀態(tài)切換，則所述充放電循環(huán)判斷變量約束為：

S_k,t＝0,t＝1

其中，S_k,t表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的二進制變量；

第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的放電深度，具體計算如下：

其中，DoD_k,t為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的放電深度，SoC_k,t為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的荷電狀態(tài)；

第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的循環(huán)放電深度，具體計算如下：

其中，為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的循環(huán)放電深度，S_k,t表示第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t個調(diào)度周期時段的二進制變量，DoD_k,t-1為第k個節(jié)點對應的儲能電站在第t-1個調(diào)度周期時段的放電深度；

第k個節(jié)點對應的儲能電站的電化學電池實際循環(huán)壽命周期為：

其中，T_k表示第k個節(jié)點對應的儲能電站的電化學電池實際循環(huán)壽命周期，為第k個節(jié)點對應的儲能電站的日等效全循環(huán)次數(shù)；

儲能電站的預期壽命周期大于或等于其實際循環(huán)壽命周期，即

其中，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站的電化學電池預期壽命周期，

步驟2所述建立系統(tǒng)運行約束為：

所述系統(tǒng)運行約束包括：實時能量平衡約束、支路潮流約束、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束、棄風率約束；

所述系統(tǒng)能量平衡約束為：

式中：P_w,t表示第w個風電場在第t個調(diào)度周期時段的出力，P_l,t表示第l個負荷在第t個調(diào)度周期時段的有功需求，P_i,t第i臺火電機組在第t個調(diào)度周期時段的出力；Ω_Wind、Ω_Gen和Ω_Load分別表示風電場接入節(jié)點集合、火電機組集合和負荷節(jié)點集合；

所述支路潮流約束為：

式中：B_i,j表示直流潮流模型中第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間之間支路的導納；θ_i,t表示第i個節(jié)點電壓第t個調(diào)度周期時段的相角；表示第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間支路潮流上限，P_i,j表示第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間支路潮流下限，θ_i表示第i個節(jié)點的電壓相角下限，表示第i個節(jié)點的電壓相角上限；

所述系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束為：

其中，u_i,t表示第i臺火電機組在第t個調(diào)度周期時段的運行狀態(tài)二進制變量，表示第i臺火電機組的出力上限，表示第k個節(jié)點對應的儲能電站的額定功率；R為電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用比例系數(shù)；

所述棄風率約束為：

式中：為第w個風電場在預測的可能最大出力，D_curt為棄風率。