CN108736496A - 一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统 - Google Patents
一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统，所述方法包括：建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型；建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型；采用优化算法对所述补充性规划配置模型进行求解。本发明通过利用主动配电网中已有分布式储能资源布局，面向配电网需求，基于已有的可用储能资源，在此基础上进行补充性的储能规划，既可以充分利用已有的分布式储能资源，提高储能效能，又能降低电网的再次投资，节约成本，提高电网运行的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及配电网储能技术领域，更具体地，涉及一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统。
背景技术
随着分布式电源大量接入配电网，其出力的不确定性给配电网的规划运营带来了日益严峻的挑战，与此同时，负荷快速增长、峰谷差不断增大等问题日益突显，负荷需求响应作为一种有效调节手段，在一定程度上可以缓解上述问题，但是要从根本解决，需要引入分布式储能。
近年来分布式储能发展迅速，其安装地点灵活，与集中式储能比较，减少了集中储能电站的线路损耗和投资压力，但相对于大电网的传统运行模式，目前的分布式储能接入以及出力具有分散性、不可控等特点，从电网角度而言，广域分布的分布式储能资源目前缺乏有效的调控手段，如任其自发运行，相当于接入一大批随机性的扰动电源，它们的无序运行无助于电网频率、电压和电能质量的改善，也造成了储能资源的浪费，因此，如何实现广域分散的储能资源“汇聚”应用成为目前的重点研究方向。
分布式电源大量接入配电网后，将使得其电能质量恶化，其中电压波动问题愈加突出，并加剧系统负荷波动，而储能系统能够在一定程度上改善这些不利影响。
因此，需要一种技术，以实现面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划技术。
发明内容
本发明提出了一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统，以解决如何对面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法，所述方法包括：
建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型；
建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型；
采用优化算法对所述补充性规划配置模型进行求解。
优选地，所述建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，所述电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值。
优选地，所述建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数。
优选地，所述建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
优选地，所述方法还包括：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数。
优选地，所述方法还包括：
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值。
优选地，所述方法还包括：
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
优选地，所述方法还包括：
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
基于本发明的另一方面，提供一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统，所述系统包括：
第一建立单元，用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型；
第二建立单元，用于建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型；
求解单元，采用优化算法对所述补充性规划配置模型进行求解。
优选地，所述第一建立单元用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，所述电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述第一建立单元用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述第一建立单元用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，所述第二建立单元用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值。
优选地，所述第二建立单元用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数。
优选地，所述第二建立单元用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
优选地，所述系统还包括第三建立单元，用于：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数。
优选地，所述系统还包括第四建立单元，用于：
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值。
优选地，所述系统还包括第五建立单元，用于：
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
优选地，所述系统还包括第六建立单元，用于：
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
本发明技术方案提出的一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法及系统，通过调度配电网内已有的储能系统可汇聚资源，并在配电网的关键节点(高/中压)补充布局分布式储能系统，储能系统直接参与配电网管理，可解决节点的电压波动、阻塞等问题。本发明技术方案通过利用主动配电网中已有分布式储能资源布局，面向配电网需求，基于已有的可用储能资源，在此基础上进行补充性的储能规划，既可以充分利用已有的分布式储能资源，提高储能效能，又能降低电网的再次投资，节约成本，提高电网运行的经济性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的分时电价政策下工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的出力时序图；以及
图3为根据本发明优选实施方式的面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法流程图。本发明实施方式提供的一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法，包括建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型。以及建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，并且采用优化算法对补充性规划配置模型进行求解。本发明实施方式首先建立配电网中各类典型分布式储能资源的汇聚潜力模型，然后建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统补充性规划配置模型，最后采用优化算法对规划配置模型进行求解。
如图1所示，一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法，包括：
优选地，在步骤101：建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型。
本申请在配电网中分布式储能主要来源于三种典型场景，一是电动汽车的车载电池，二是分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统，三是工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统，在上述应用场景中，储能系统均具有“闲余时段”或“闲余容量”来参与电网的汇聚应用，即具备一定的汇聚潜力。首先分别建立这三类分布式储能系统的汇聚潜力模型。
优选地，建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
本申请中，电动汽车的车载电池面向系统应用的汇聚潜力模型可描述为，车载储能在车辆行驶时段为不可用状态，在车辆不行驶并接入电网时段处于可用状态，设定电动汽车并网时刻为t1，车辆离网进入行驶状态的时刻为t2。车载电池的可用容量为其并网时刻的荷电电量，并且为保证车主的下次使用不受影响，要保证在t2时刻将电池的荷电状态调整到不低于车主的最低荷电状态要求SOC2，建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型。
优选地，建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
本申请中，分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的应用模式主要为两个方面，一平抑光伏出力波动，提高分布式光伏发电并网的友好性，二用户侧配置的分布式光储发电系统，储能系统用于平衡光伏发电与用户负荷间的功率差额，满足用户对于分布式光伏的自发自用。在这两种应用模式下，因为分布式光伏发电的随机波动性和用户负荷的不确定性，分布式储能在昼间分布式光伏有出力时段出力无规则，因此不具备汇聚潜力，只有在夜间分布式光伏系统无出力时段具有汇聚潜力。
优选地，建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
本申请在分时电价政策下，用户为了缩减电费支出，配置电池储能系统，在电价谷段或平段吸收电能，在峰值电价时段以额定功率放电向用户负荷供电，通过将低价时段电量转移至高价时段使用，降低用户的电费支出，在这种模式下，因为电网的峰谷平电价时段和用户负荷均具有较好的规律性，所以在该工况下，储能系统的充放电状态和荷电状态具有较好的规律性。
图2分时电价政策下工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的出力时序图。图2(a)为分时电价示意图，图中0:00-T1时段为电价谷值时段，谷值电价为Pr1，T1-T2和T3-T4时段为电价的峰值时段，峰值电价为Pr3，T2-T3和T4-24:00时段为电价的平值时段，平值电价为Pr2。
基于上述峰谷电价示意图，工商业用户配置储能系统后储能系统的充放电时序图如图2(b)所示，在电价低谷或平值时段充电，为了充分利用储能系统，在高峰时段以额定功率放电，因为高峰时段较低谷时段和平值时段总和时长较短，所以在电价低谷或平值时段充电功率可以小于额定功率。工商业用户侧的分布式储能系统通过参与系统汇聚获取收益时，可通过在电价低谷时段或平值时段以额定功率充电缩短充电时间，留出更多的时间参与电网汇聚应用，如图2(c)所示，所以可建立工商业用户侧的分布式储能系统可汇聚潜力储能模型。
优选地，在步骤102：建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型。
优选地，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值。
本申请中，分布式储能布局在配电网的关键节点，接受配电网管理系统的调度和控制，用于改善配电网接纳可再生能源发电的能力、提高电能质量，具有公共服务属性，同时需考虑配电网安装储能的经济性。本发明以改善配电网供电质量为储能系统的应用工况，提出基于已有储能资源的用于促进配电网中分布式电源消纳的储能系统补充性规划配置模型。
本申请中，节点电压是表征电力系统稳定性以及电能质量的重要指标之一。系统中各节点电压均应保持在一定水平，同时其波动也应维持在较小水平。接入分布式电源后，节点电压水平有了一定程度的提升，但其波动却加剧了。因此，选取配电网内各节点电压波动的总和作为储能系统选址定容的目标函数。
优选地，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数。
本申请中，配电网中接入分布式电源后，由于其出力的不确定性将使得系统负荷波动加剧，对发电企业以及用户造成不利影响。储能系统具有快速能量吞吐能力，能够对系统负荷波动进行平抑，所以在以改善系统电能质量为工况的条件下，配电网各时刻负荷总波动也是需要考虑的目标之一。
优选地，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
本申请，在考虑储能装置作用的同时也应考虑其投资成本，所以补充性规划配置的模型中，储能系统总成本最小也是目标之一。设定补充性规划储能系统的布局点数不超过L个，设定补充配置的分布式储能系统为同一种电池储能类型。
优选地，在步骤103：采用优化算法对补充性规划配置模型进行求解。
优选地，方法还包括：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数。
优选地，方法还包括：
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值。
优选地，方法还包括：
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
优选地，方法还包括：
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
本申请，采用优化算法对补充性规划配置模型进行求解。优化算法有很多种，如单纯型法、遗传算法、粒子群算法等。传统的优化算法大多是根据梯度信息寻优，针对无梯度信息的问题很难处理。遗传算法是一种概率型的智能算法，可以很好的解决这类问题。以各补充规划的分布式储能系统的额定功率和额定容量为自变量，在上述目标函数和约束条件下进行求解，即可得到补充规划配置计算结果。
基于配电网同一时段内的负荷数据、分布式电源发电数据、各可汇聚分布式储能系统的荷电状态数据等数据样本，在上述目标函数和约束条件下，采用遗传算法进行优化求解。
本发明有以下有益的效果：以含分布式电源的配电网的电能质量为应用工况，基于已有的可汇聚储能资源，开展分布式储能系统的补充性规划配置。在规划配置过程中，首先考虑采用配网已有的可汇聚的储能资源，一方面提高了储能效能，也为配网的储能配置节约了投资成本，在补充性规划配置过程中，兼顾储能的应用效果和储能系统的投资成本。本发明适用于为含有分布式电源和分布式储能的配电网规划配置储能设备。
图3为根据本发明优选实施方式的面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统结构图。图3为一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统，系统包括：
第一建立单元301，用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型。
优选地，第一建立单元301用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，第一建立单元301用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
优选地，第一建立单元301用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
第二建立单元302，用于建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型。
优选地，第二建立单元302用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值。
优选地，第二建立单元302用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数。
优选地，第二建立单元302用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
求解单元303，采用优化算法对补充性规划配置模型进行求解。
优选地，系统还包括第三建立单元，用于：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数。
优选地，系统还包括第四建立单元，用于：
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值。
优选地，系统还包括第五建立单元，用于：
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
优选地，系统还包括第六建立单元，用于：
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
本发明实施方式的一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统300与本发明另一实施方式的一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (8)
1.一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划方法，所述方法包括：
建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型；
建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型；
采用优化算法对所述补充性规划配置模型进行求解。
2.根据权利要求1所述的方法，所述建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，所述电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔；
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔；
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
3.根据权利要求1所述的方法，所述建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值；
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数；
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数；
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值；
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率；
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
5.一种面向配电网汇聚应用的分布式储能系统的补充性规划系统，所述系统包括：
第一建立单元，用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型；
第二建立单元，用于建立在促进分布式电源消纳应用工况下，建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型；
求解单元，采用优化算法对所述补充性规划配置模型进行求解。
6.根据权利要求5所述的系统，所述第一建立单元用于建立配电网中至少一种典型类型的分布式储能资源的汇聚潜力模型，包括：
建立电动汽车车载电池的汇聚潜力模型，所述电动汽车车载电池的汇聚潜力模型为：
其中，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定容量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池储能的额定功率，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电状态，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在并网时刻t1时的荷电电量，为第i1辆并网电动汽车的车载电池在离网时刻t2时的荷电电量，为k时刻第i1辆并网电动汽车的车载电池接受电网统一调控的出力功率，t1为车载电池的并网时刻，t2为车载电池的离网时刻，k为车载储能并网时段内的时刻，NEV为并网电动汽车总数量，Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔；
建立分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述分布式光伏发电侧配置的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统的额定容量，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的并网功率，为第i2个分布式光伏侧储能系统在k时刻的荷电状态，为第i2个分布式光伏侧储能系统在t3时刻的荷电状态，和分别为第i2个分布式光伏侧储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，t3和t4为夜间分布式光伏侧储能系统的可汇聚时段的起始时刻和终止时刻,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔；
建立工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型，所述工商业用户侧用于价差套利的分布式储能系统的汇聚潜力模型为：
其中，为用户侧第i3个储能系统的额定功率，为用户侧第i3个储能系统的额定容量，为k时刻用户侧第i3个储能系统的并网功率，为k时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，为T2时刻用户侧第i3个储能系统的荷电状态，和分别为用户侧第i3个储能系统的荷电状态下限值和荷电状态上限值，Nuser为用户侧的储能系统总个数,Δt为分布式储能系统汇聚应用的指令间隔。
7.根据权利要求5所述的系统，所述第二建立单元用于建立基于已有储能资源的储能系统的补充性规划配置模型，包括：
建立各节点电压总波动模型：
Nbus为系统节点总个数；T为考察时刻数；Vik为i节点k时刻的电压值；为i节点在考察时间内的电压平均值；
建立配电网各时刻负荷总波动模型：
其中，Ps(i)为i时刻电网输入功率；为考察时间内电网输入功率的平均值；T为考察时刻数；
建立补充规划的储能系统的总投资成本模型：
其中，Nex为补充规划布局的分布式储能系统总个数，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定容量，为第l个补充布局的分布式储能系统的额定功率，为分布式储能系统的容量单价，为分布式储能系统的功率单价。
8.根据权利要求5所述的系统，所述系统还包括第三建立单元，用于：
建立配电网的功率平衡约束条件：
其中：为k时刻配电网的输入功率；为k时刻i节点的负荷功率；为k时刻第j个分布式电源的出力功率；为k时刻第i1个并网电动汽车车载电池的出力功率；为k时刻第i2个分布式光伏侧储能系统的出力功率，为k时刻第i3个用户侧分布式储能系统的出力功率，为k时刻第l个补充布局的分布式储能系统的出力功率，储能放电时功率值为正，储能充电时功率值为负；Nbus为配电网的节点个数，NDG为配电网中分布式电源的个数；
所述系统还包括第四建立单元，用于：
建立节点电压约束条件：
Vmin≤Vik≤Vmax
其中：Vik为k时刻第i个节点的电压值，Vmin和Vmax分别为系统节点电压的下限值和上限值；
所述系统还包括第五建立单元，用于：
建立储能功率约束条件：
其中：为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率；
所述系统还包括第六建立单元，用于：
建立储能能量平衡约束条件：
其中，Δt为控制指令时间间隔，为k时刻第l个补充规划的分布式储能系统出力功率。
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