[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

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• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112446145B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)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(jì)技術(shù)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(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明的基于KL(Kullback?Leibler,KL)散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法，首先根據(jù)電化學(xué)儲能循環(huán)壽命的冪函數(shù)，建立等效全循環(huán)次數(shù)的儲能電站壽命模型，考慮儲能電站壽命模型約束和系統(tǒng)運行約束，以儲能電站的全壽命周期成本和機(jī)組運行成本最小為目標(biāo)來構(gòu)建儲能電站的規(guī)劃模型；然后將基于KL散度的風(fēng)電出力不確定性集嵌入到儲能電站規(guī)劃模型中，通過樣本平均近似法將儲能電站分布魯棒規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化混合整數(shù)線性規(guī)劃模型求解。本發(fā)明的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法通過建立新能源出力概率分布的模糊集來尋找最劣概率分布的最優(yōu)決策，而無需假定概率分布類型及參數(shù)，這樣既可利用不確定量的概率統(tǒng)計信息，又能保證規(guī)劃結(jié)果的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法。

技術(shù)背景

電化學(xué)儲能技術(shù)經(jīng)過兩百多年的發(fā)展和革新，以鋰電池、鉛炭電池、全釩液流電池等新興電池儲能技術(shù)在安全性能和成本上的優(yōu)勢，使得其在新能源電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。電池儲能電站建設(shè)不受地理條件的限制，可以直接對電能進(jìn)行存儲和釋放，從發(fā)電側(cè)平滑新能源發(fā)電出力到電網(wǎng)側(cè)削峰填谷，再到用戶側(cè)參與需求響應(yīng)，電池儲能的應(yīng)用價值和前景十分光明。

電池儲能電站的建設(shè)不受地理條件的限制，原則上可以選擇電網(wǎng)側(cè)的任意位置安裝，然而，如何充分發(fā)揮電池儲能電站在規(guī)劃期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)價值，需要合理優(yōu)化配置電池儲能電站的容量和位置。電池儲能電站不同于具有固定日歷壽命的抽水蓄能電站，其使用壽命受到充發(fā)電深度、充放電率、荷電狀態(tài)(SOC)等運行參數(shù)的影響，而電池儲能使用壽命的折損直接影響規(guī)劃期內(nèi)的運行成本，因此，在電池儲能電站的優(yōu)化配置中必須考慮電池儲能的變壽命特性。

另一方面，為處理新能源出力的不確定性，儲能規(guī)劃方法由確定性規(guī)劃方法逐步發(fā)展為隨機(jī)規(guī)劃方法和魯棒規(guī)劃方法。傳統(tǒng)的隨機(jī)規(guī)劃方法主要是基于典型場景集進(jìn)行期望值優(yōu)化，但在海量場景中截取、縮減、合并形成的典型場景難以保證其全面性；基于區(qū)間集的魯棒規(guī)劃方法未考慮新能源出力的概率分布信息，在慮新能源出力區(qū)間范圍內(nèi)尋求最惡劣場景的規(guī)劃結(jié)果，使得規(guī)劃結(jié)果偏保守。因此，儲能電站規(guī)劃方法必須克服傳統(tǒng)隨機(jī)規(guī)劃的建模準(zhǔn)確性和傳統(tǒng)魯棒規(guī)劃方法的保守性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于KL散度的儲能電站分布魯棒規(guī)劃方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于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(shè)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(biāo)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(jìn)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(jìn)一步將線性擬合后儲能電站的全壽命周期成本二進(jìn)制變量化得到二進(jìn)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(jìn)一步通過KL散度來量化風(fēng)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(jìn)行求解，得到優(yōu)化后儲能電站的分布魯棒規(guī)劃模型。

作為優(yōu)選，步驟1所述設(shè)置儲能電站規(guī)劃模型參數(shù)為：

設(shè)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(jī)成本分段線性化數(shù)，棄風(fēng)率，棄風(fēng)率置信水平，貼現(xiàn)率，殘值回收率；

作為優(yōu)選，步驟2所述建立儲能電站規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)為：