[發明專利]一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法

在審

• 申請號: 202310099846.4
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116316746A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 丁梁;姚建生;王建軍;施光南;茹偉;王雅芳;蔣安杰;朱祥昱;張雨蓓;嚴銘銘
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司紹興市上虞區供電公司;國網浙江省電力有限公司紹興供電公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 謝慶飛

1.一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1，建立考慮儲能系統經濟性的成本模型；

步驟2，建立配電網節點電壓偏差模型與有功網絡損耗成本模型；

步驟3，建立基于負荷不確定性的儲能出力優化模型；

步驟4，根據考慮儲能系統經濟性的成本模型、配電網節點電壓偏差與有功網絡損耗成本模型和基于符合不確定性的儲能出力優化模型，以儲能系統成本、節點電壓偏差、有功網絡損耗成本最小以及削峰填谷最優為目標，建立儲能容量優化配置模型；

步驟5，確定儲能系統的約束條件；

步驟6，以儲能系統的額定功率容量和額定能量容量為優化變量，采用分布魯棒法求解儲能優化配置模型，輸出最優解。

2.根據權利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，所述的步驟1具體為：

以儲能系統的投資成本、運行維護成本與峰谷電價收益作為影響因素，建立考慮儲能系統經濟性的成本模型：

BM＝G₁+G₂-G₃?(1)

其中，BM為考慮儲能投資成本G₁，運行維護成本G₂以及峰谷電價收益G₃后計及全生命周期的成本，由于G₃的值越大越好，因此在表達式中為負值。

3.根據權利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，所述的步驟2具體為：

配電網節點電壓偏差模型為：

其中，G₄為配電網節點電壓偏差，N_bus為配電網節點數，U_m,t為配電網中節點m在t時刻的電壓，U_N為配電網節點電壓額定值；

有功網絡損耗成本模型為：

其中，y為儲能系統工作壽命，△t為采樣間隔，P_lossj,t為第j條支路在t時刻的有功損耗，D為儲能系統在一年內運行的天數，price(t)表示t時刻的電價。

4.根據權利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，所述的步驟3具體為：

考慮到實際負荷的不確定性，建立了基于負荷不確定性的儲能出力優化模型：

其中，T表示一天的時長，設置為24h，t為一天中的采樣時刻，為t時刻配電網接入儲能系統后總的有功負荷，P_average為一天內平均有功負荷。

5.根據權利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，所述的步驟4中儲能出力優化模型具體為：

其中，由于配電網節點電壓偏差與儲能系統成本及有功網絡損耗成本的單位不一致，為使其能夠進行權重加和，在配電網節點電壓偏差前引入量綱統一轉換系數μ，而后再進行權重加和求解目標函數，δ1，δ2，δ3分別是各目標的權重，滿足δ1+δ2+δ3＝1，表示最劣概率分布。

6.根據權利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的儲能分布魯棒規劃方法，其特征是，所述步驟5中對優化模型的約束條件包括功率約束、節點電壓約束、容量約束、荷電狀態約束和充放電狀態約束；

在任意時刻都需要滿足配電網運行功率平衡，其約束表達式為：

其中，P_m，Q_m分別表示配電網節點m流入的有功功率和無功功率；R_m，X_m分別表示節點m-1與節點m之間的線路電阻和線路電抗；為節點m的有功負荷，為節點m的無功負荷；U_m為節點電壓；x_m取值為0或1，0表示節點m未接入儲能系統，1表示節點m接入儲能系統，P_essk為第k個儲能系統額定有功功率容量，Q_essk為第k個儲能系統額定無功功率容量；由于儲能系統接入配電網可能會導致節點電壓出現電壓越限現象，因此需要考慮節點電壓約束，其表達式為：

U_min≤U_m,t≤U_max?(8)

其中，U_m,t為節點電壓m在t時刻的電壓值，U_min、U_max分別為節點電壓的下限與上限；

儲能系統配置的額定有功功率與額定無功功率容量是有一定限度的，容量約束表達式為：

-Q_essk,r≤Q_essk,t≤Q_essk,r?(9)

P_ess,minP_essk,rP_ess,max?(10)

其中，Q_essk,r為第k個儲能系統中PCS的額定無功功率容量，Q_essk,t為第k個儲能系統在t時刻的無功出力，P_ess,min、P_ess,max分別為允許安裝的PCS額定有功功率容量上下限，P_essk,r為第k個儲能系統中PCS的額定有功功率容量；

在儲能處于充放電狀態下，需要對儲能的充放電功率與容量進行約束，其表達式為：

P_ess,k,ch(t)Δtη_Cη_PCS＝(SOC_k(t-1)·(1-δ)-SOC_k(t))E_k,m?(12)

其中，P_ess,k,dis(t)為第k個儲能系統在t時刻的放電功率，η_PCS為儲能系統中并網PCS的效率，η_D為電池放電效率，SOC_k(t)為第k個儲能系統中蓄電池在t時刻的荷電狀態，δ為電池自放電效率，E_k,m為第k個儲能系統的額定能量容量，P_ess,k,ch(t)為第k個儲能統在t時刻的充電功率，η_C為電池充電效率；

在儲能充放電過程中，需要對儲能的充放電功率進行約束，功率約束表達式為：

-P_essk,r≤P_ess,k,t≤P_essk,r?????(13)

其中，P_ess,k,t為第k個儲能系統在t時刻的充放電功率；

為了避免儲能系統的荷電狀態過大或過小對儲能使用壽命造成損害，在運行過程中需要保證荷電狀態處于所允許的上下限內，同時為了保證一個周期結束后的末荷電狀態與初始荷電狀態一致，荷電狀態約束表達式為：

SOC_minSOC(t)SOC_max

SOC(1)＝SOC(24)＝SOC₀?????(14)

其中，SOC(t)為蓄電池在t時刻的荷電狀態，SOC_min、SOC_max分別為蓄電池荷電狀態的最小值和最大值，SOC₀為設定的蓄電池初始荷電狀態，SOC(24)為運行一個周期后的末荷電狀態，SOC(1)為一個周期的初始荷電狀態。