CN109245133B - 微电网的储能调控方法、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种微电网的储能调控方法、电子设备及计算机可读存储介质。该方法包括：根据需求侧负荷储能特性，将所述需求侧的子储能负荷进行分类；然后分别计算分类后的所述子储能负荷的参数；进而根据单个所述子储能负荷的参数，计算出所述需求侧的储能负荷的参数；以所述储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳，用于对所述电网侧的储能进行调控。本申请实施例实现了采用需求侧的储能负荷对电网侧进行消纳，可以有效提升微电网的消纳能力。
Description
技术领域
本申请涉及新能源储能消纳技术领域，具体而言，本发明涉及一种微电网的储能调控方法、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
进入21世纪以来，能源问题再次引起世界各国的关注。一方面由于石油、煤炭、天然气等化学燃料消费需求大幅上升，促使人们更多地考虑资源问题对未来可持续发展的影响；另一方面，国际社会也越来越重视人类活动对全球气候变化的影响；分布式光伏发电技术作为一种新兴的能源技术可以同时满足能源需求、减少温室效应和提高供电可靠性，是未来世界能源技术发展的重要方向；2016年是全球光伏装机增长的一个里程碑；我国政府高度重视分布式电源发展。但与此同时，分布式光伏电源发展所面临的问题也更加突出和紧迫。
目前现有技术中，对于微电网储能的调控一般采用的方法为，在用电量大且负荷稳定的工业园区，可以按照“自发自用、就地消纳”的方式对微电网的储能进行调控，但是对于用电量相对较小且负荷不太稳定的农村、牧区及山区等区没有较好的储能调控方式，并且位于该地区的微电网消纳能力较弱，微电网运行效率较低。
发明内容
本申请提供了一种微电的储能调控方法、电子设备及计算机可读存储介质，用于对微电网的储能进行调控，从而可以有效提升微电网的消纳能力，进而提高微电网的运行效率。
第一方面，提供了一种微电网的储能调控方法，该方法包括：根据需求侧负荷储能特性，将需求侧的子储能负荷进行分类；
分别计算分类后的子储能负荷的参数；
根据单个子储能负荷的参数，计算出需求侧的储能负荷的参数；
以储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳，用于对电网侧的储能进行调控。
第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储器；
一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序配置用于：执行如本申请的第一方面所示的微电网的储能调控方法。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请第一方面所示的微电网的储能调控方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请通过将需求侧的子储能负荷进行分类，并且分别计算分类后的子储能负荷的参数，根据单个子储能负荷的参数计算出需求侧储能负荷的参数，并且以储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳。本申请实现了利用需求侧的分布式储能技术来实现对电网侧进行柔性调节，从而可以有效提升微电网的消纳能力，进而可以有效提高微电网的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种微电网的储能调控方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种微电网的储能调控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
申请人经过研究发现，微电网的需求侧的柔性调节能力也是缓解电网压力的有效方式。在需求侧分布式的电池储能、电动汽车、蓄热、蓄冷等分布式储能技术的应用也提高了电力负荷的柔性调节能力。因此，本申请采用需求侧柔性负荷作为一种储能手段，可以有效提升微电网的消纳能力。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：
微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。本申请涉及的微电网主要是由分布式光伏发电技术组成的微电网。
本申请提供的一种微电网的储能调控方法、电子设备和计算机可读存储介质，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
实施例一
本申请实施例提供了一种微电网的储能调控方法，如图1所示，该方法包括：
S101：根据需求侧负荷储能特性，将需求侧的子储能负荷进行分类。
可选地，将子储能负荷划分为全储能负荷和部分储能负荷。
S102：分别计算分类后的子储能负荷的参数。
可选地，分别建立全储能负荷的负荷模型和部分储能负荷的负荷模型。
S103：根据单个子储能负荷的参数，计算出需求侧的储能负荷的参数。
可选地，计算全储能负荷的储能容量和储能功率，以及计算部分储能负荷的储能容量和储能功率。
S104：以储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳，用于对电网侧的储能进行调控。
可选地，计算储能负荷的总储能量和/或总储能功率，以总储能量和/或总储能功率为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳。
本申请通过将需求侧的子储能负荷进行分类，并且分别计算分类后的子储能负荷的参数，根据单个子储能负荷的参数计算出需求侧储能负荷的参数，并且以储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳。本申请实现了利用需求侧的分布式储能技术来实现对电网侧进行柔性调节，从而可以有效提升微电网的消纳能力，进而可以有效提高微电网的运行效率。
实施例二
本申请实施例提供了另一种可能的实现方式，在实施例一的基础上，还包括实施例二所示的方法，如图2所示，该方法包括：
S201：将子储能负荷划分为全储能负荷和部分储能负荷。
例如，根据需求侧负荷储能特性，将需求侧的子储能负荷划分为具有可调控运行特性的弹性全储能负荷和具有可调控运行特性的弹性部分储能负荷，具体如表1所示：
表1需求侧的子储能负荷分类表
以下对两种类型的子储能负荷的特性进行说明：
(1)具有可调控运行特性的弹性全储能负荷
该类设备能够灵活地调节每个时间间隔下的能量消耗，并且其满意度偏好仅仅依赖之前的总能量消耗，例如，可以控制充电速率的储能设备(例如电动汽车)可以被分为此类。
(2)具有可调控运行特性的弹性部分储能负荷
该类设备能够在每个时间间隔内灵活地调节自身的能量消耗。温控型负荷比如热水器、空调和冰箱可以被归为此类，这些设备在一定程度上能够储存能量，并且灵活性较强以及敏感度高，对居民的生产生活影响小。这部分用电设备的用电量占总用电量的40％～50％。在实际使用过程中，负荷聚合商可以跟需求侧的用户签订协议，确定部分储能负荷可接受的温度区间[Tmin，Tmax]，以便于后续计算部分储能负荷的参数。
S202：分别建立全储能负荷的负荷模型和部分储能负荷的负荷模型。
具体来说，在步骤S201之后可以对全储能负荷建立负荷模型，以及对部分储能负荷建立负荷模型。
可选地，全储能负荷的负荷模型如下述表达式(1)所示，根据其全储能负荷的负荷模型，可以计算出其单个全储能负荷储能时间δ和储能容量S。
上述表达式(1)中：Prv其中表示充电功率，xt表示充电状态，充电时为1，等待时为0，β为充电开始时刻，δ为充电时间，E为充电完成时电量，S为与充电完成相差的电量。根据全储能负荷的负荷模型，还可以计算出当前时刻t下，单个全储能负荷储能时间δpv和储能容量Spv。
可选地，部分储能负荷的负荷模型如下述表达式(2)所示，属于部分储能负荷的温控设备应当将室内温度要保持在签约的[Tmin，Tmax]区间内，因此部分储能负荷的设备运行具有周期特性，根据其负荷模型，计算出单个部分储能负荷的储能时间t1、放能时间t2。
上述表达式(2)中：T为温控器测得的室内温度；ω为温控负荷的运行/停止状态，运行时为1，停止时为0；τ为房屋热时间常数；Tf为无温控负荷时的室内温度，可被近似认为等于室外环境温度；Tg为温控负荷的温度增益。
S203：计算单个全储能负荷的储能时间和储能容量，以及计算单个部分储能负荷的储能时间和储能容量。
具体来说，在步骤S202之后可以执行步骤S203，即先计算单个全储能负荷的储能时间和储能容量；以及计算单个部分储能负荷的储能时间和储能容量，两者可以先后或同时计算，本申请对此并不进行限定。
S204：计算全储能负荷的储能容量和储能功率，以及计算部分储能负荷的储能容量和储能功率。
例如，可以根据单个全储能负荷的储能时间和储能容量，计算出全储能负荷的储能容量Q1和储能功率P1；以及可以根据单个部分储能负荷的储能时间和储能容量，计算出部分储能负荷的储能容量Q2和储能功率P2。
其中，全储能负荷的储能容量Q1与储能功率P1可以参照如表达式(3)和(4)所示：
表达式(3)和(4)中：η为需求侧全储能负荷的用户响应度，在(0，1)之间，Si为全储能负荷的可储能容量，k为需求侧的全储能负荷数。
部分储能在一个储能周期内的负荷储能容量Q2与储能功率P2可以参照如表达式(5)和(6)所示：
表达式(5)和(6)中：λ为需求侧部分储能负荷的用户响应度，在(0，1)之间，Pj为部分储能负荷的功率，t1为部分储能负荷一个储能周期内的储能时间，m为需求侧的部分储能负荷数。
S205：计算储能负荷的总储能量和/或总储能功率，以总储能量和/或总储能功率为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳。
可选地，判断电网侧的出力与全储能负荷的储能功率和总储能功率之间的大小关系；根据大小关系选择全储能负荷和/或部分储能负荷对电网侧的产生的电能进行消纳。
进一步的，若出力小于等于全储能负荷的储能功率，则选择全储能负荷对微电网进行能源消纳；若全储能负荷的储能功率小于出力，并且出力小于等于总储能功率，则选择全储能负荷和随机抽取的部分储能负荷对电网进行能源消纳。
具体来说，可以在步骤S204的基础上计算出储能负荷的总储能量Q和总储能功率P，其可以根据表达式(7)和(8)进行计算：
Q＝Q1+Q2 (7)
P＝P1+P2 (8)
经过上述计算，可以得到需求侧储能调控的储能约束条件，如表2所示：
表2需求侧储能调控约束条件
在表2示出的约束条件下，对电网侧尽可能多的消纳，假设当电网侧的出力为Pout。
可选地，由于全储能负荷参与储能的时间较部分储能负荷时间长，因此在选择储能负荷时，可以首先选择全储能负荷，全储能负荷参与数为kΔ，其形成的表达式(9)如下所示：
表达式(9)中：kΔ为全储能负荷参与数，
为全储能负荷平均充电功率，根据表达式(9)可以计算出全储能负荷的参与数。
可选地，若Pout≤P1，则全储能负荷可以对电网侧产生的电能完全消纳，仅选择全储能负荷对电网侧进行能源消纳。
若P1<Pout≤P，全储能负荷不能对电网侧完全消纳，但在所有储能负荷可调区间内，因此可以选择全部全储能负荷和随机抽取的部分储能负荷参与储能，从而达到对电网侧完全消纳的目的，部分储能负荷参与数为mΔ，其表达式(10)如下所示：
表达式(10)中：
为部分储能负荷的储能功率平均值，根据表达式(10)可以计算出部分储能负荷的参与数。
本申请通过采用需求侧的储能负荷对微电网的电网侧产生的电能进行消纳，不仅提高微电网的消纳能力及运行效率，而且在实现前述目的的情况无需增加其它设备，降低了成本的同时提高了经济效益；进一步的，通过对需求侧子储能负荷进行分类，进而建立其数学模型，对储能负荷的储能进行全方面分析，在对电网侧进行消纳时可以灵活调控，不仅可以高效完成对电网侧进行消纳，而且避免了电能的浪费，进一步提高了微电网的经济效益。
实施例三
本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序配置用于：执行实施例一或实施例二所示的微电网的储能调控方法。
可选地，处理器可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processing，数字信息处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field －Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
可选地，存储器可以是ROM(Read-Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead-Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
实施例四
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一或实施例二所示的微电网的储能调控方法。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，与现有技术相比，本申请通过将需求侧的子储能负荷进行分类，并且分别计算分类后的子储能负荷的参数，根据单个子储能负荷的参数计算出需求侧储能负荷的参数，并且以储能负荷的参数为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳。本申请实现了利用需求侧的分布式储能技术来实现对电网侧进行柔性调节，从而可以有效提升微电网的消纳能力，进而可以有效提高微电网的运行效率。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种微电网的储能调控方法，其特征在于，包括：
根据需求侧负荷储能特性，将所述需求侧的子储能负荷划分为全储能负荷和部分储能负荷；
分别建立全储能负荷的负荷模型和部分储能负荷的负荷模型；
计算所述全储能负荷的储能容量和储能功率，以及计算所述部分储能负荷的储能容量和储能功率；
计算所述储能负荷的总储能量和/或总储能功率，以所述总储能量和/或总储能功率为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳；
所述全储能负荷包括能够灵活地调节每个时间间隔下的能量消耗的储能设备，所述全储能负荷的负荷模型表达式为：
其中，Prv其中表示充电功率，xt表示充电状态，充电时为1，等待时为0，β为充电开始时刻，δ为充电时间，E为充电完成时电量，S为与充电完成相差的电量；
所述部分储能负荷包括能够在每个时间间隔内灵活地调节自身的能量消耗的温控负荷；所述部分储能负荷的负荷模型表达式为：
其中，T为温控器测得的室内温度；ω为温控负荷的运行/停止状态，运行时为1，停止时为0；τ为房屋热时间常数，Tf为无温控负荷时的室内温度；Tg为温控负荷的温度增益。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述全储能负荷的储能容量和储能功率，以及计算所述部分储能负荷的储能容量和储能功率之前，包括：计算单个所述全储能负荷的储能时间和储能容量，以及计算单个所述部分储能负荷的储能时间和储能容量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述储能负荷的总储能量和/或总储能功率，以总储能量和/或总储能功率为约束条件对电网侧产生的电能进行消纳，包括：
判断所述电网侧的出力与所述全储能负荷的储能功率和所述总储能功率之间的大小关系；
根据所述大小关系选择全储能负荷和/或部分储能负荷对所述电网侧的产生的电能进行消纳。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述大小关系选择全储能负荷和/或部分储能负荷对所述电网侧的产生的电能进行消纳，包括：
若所述出力小于等于所述全储能负荷的储能功率，则选择所述全储能负荷对所述微电网进行能源消纳；
若所述全储能负荷的储能功率小于所述出力，并且所述出力小于等于所述总储能功率，则选择全储能负荷和随机抽取的部分储能负荷对所述电网进行能源消纳。
5.一种电子设备，其特征在于，其包括：
一个或多个处理器；
存储器；
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行根据权利要求1～4任一项所述的微电网的储能调控方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的微电网的储能调控方法。
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