[發明專利]基于ELM的輸配一體儲能系統選址定容協同優化方法

在審

• 申請號: 202011610792.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112668186A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 鄭重;苗世洪;張迪;張松巖;姚福星;韓佶
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q30/02;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/06;G06F113/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種基于ELM的輸配一體儲能系統選址定容協同優化方法，屬于儲能系統選址定容技術領域。首先，綜合考慮輸配電網的安全運行約束和經濟性優化目標，分別建立輸配電網儲能系統選址定容模型；引入二階錐松弛轉化模型非凸約束，建立基于二階錐松弛的輸配一體儲能系統選址定容優化模型。其次，充分計及輸配電網協同運行機制，推導含二階錐約束的輸電網節點邊際電價；構建基于ELM的輸配電網狀態表征模型，實現輸配電網狀態快速響應。再次，提出一種基于ELM的輸配電網儲能系統選址定容求解算法，獲取輸配電網儲能系統的全局最優配置。本發明所提優化方法能夠充分協同輸配電網資源，促進清潔能源安全消納，有效提升輸配電網運行經濟性。

技術領域

本發明屬于儲能系統選址定容技術領域，更具體地，涉及一種基于ELM(ExtremeLearning Machine，極限學習機)的輸配一體儲能系統選址定容協同優化方法。

背景技術

近年來，全球環境氣候問題突出，以風電、光伏為代表的新能源電站發展迅猛。由于風電、光伏等新能源發電方式具有隨機性、波動性等強不確定性特征，其大規模接入將導致棄風棄光、潮流倒送、電網失穩等一系列問題日益嚴峻。在此背景下，儲能系統憑借其自身所具有的調節靈活、響應迅速，安全可控等特性，逐漸引起社會各界的廣泛關注。目前，儲能技術正朝著轉換高效化、高能量密度化和低應用成本化的方向發展。隨著儲能技術的研究和應用日漸成熟，儲能系統的合理規劃被公認為是促進清潔能源消納、提高電網運行經濟性和安全性的有效手段。

現有研究主要集中在儲能電站在配電網和主動配電網背景下的選址定容優化問題，未充分計及輸配電網間存在的協同關系，電網整體資源利用不充分，存在一定局限性。同時，現有部分輸配一體優化算法采用直流潮流模型，同時由于輸配電網有功無功無法解耦，基于直流潮流模型的輸配一體優化算法在計算精度上難以得到保證。此外，現有輸配一體優化算法研究主要集中在調度層面，設計輸配一體協同的儲能選址定容算法較少涉及。與此同時，目前關于輸配一體協同優化核心是通過輸電網與配電網間反復交互迭代獲取全局最優解，當網絡規模擴大時，輸電網優化及配電網子問題計算次數將進一步增加，算法收斂性面臨嚴峻挑戰。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于ELM的輸配一體儲能系統選址定容協同優化方法，其目的在于解決現有技術未充分計及輸配關聯，求解算法復雜度高、收斂性差的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于ELM的輸配一體儲能系統選址定容協同優化方法，包括以下步驟：

S1、以電網經濟性最優為目標，計及電網安全穩定約束及聯絡線功率約束，建立基于二階錐松弛的輸配一體儲能選址定容模型；

S2、構建基于二階錐松弛的輸配一體儲能選址定容模型拉格朗日函數，推導包含二階錐約束的輸電網節點邊際電價；

S3、基于極限學習機分別構建輸電網及配電網儲能選址定容狀態表征模型，實現輸、配電網子優化問題的快速響應；

S4、以輸電網節點邊際電價和配電網需求功率為交互變量，提出一種基于ELM的輸配一體儲能選址定容算法；

S5、選取網架結構數據、風光典型日出力數據以及儲能經濟性數據，并將上述數據作為基于ELM的輸配一體儲能選址定容算法輸入，求解輸配一體儲能選址定容優化模型，從而獲取儲能系統全局最佳安裝位置及容量。

進一步優選地，步驟S1包括以下步驟：

S11、以系統發電成本、網損成本和儲能設備投建等年值之和最小為優化目標，考慮潮流約束及火電機組出力約束，建立輸電網儲能選址定容優化模型；

S12、以購電成本、網損成本、棄風棄光成本和儲能設備投建等年值之和最小為優化目標，考慮配電網潮流約束、穩定約束和分布式電源容量約束，建立配電網儲能選址定容優化模型；