CN110137988B - 含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统 - Google Patents

含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统 Download PDF

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CN110137988B CN201910481483.4A CN201910481483A CN110137988B CN 110137988 B CN110137988 B CN 110137988B CN 201910481483 A CN201910481483 A CN 201910481483A CN 110137988 B CN110137988 B CN 110137988B
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Abstract

本发明公开了一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统，所述方法包括：获取配电网的数据；根据获取的数据，建立并求解模型获得储能系统功率和储能系统容量；根据储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数；根据获取的数据和储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解模型得到主动配电网储能系统选址规划方案。本发明的方法，一方面可用于确定配置的储能系统的容量和功率，另一方面可用于确定储能系统的选址方案，即可确定的储能系统的接入位置。本发明提出的方法中所配置的储能系统可适应分布式光伏接入，提升了配电系统的安全稳定性。

Description

含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统规划与运行技术领域，更具体地，涉及一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统。
背景技术
光伏组件成本的降低和光电转换效率的提高大大促进了分布式光伏在配电网中的应用。目前，已有大量分布式光伏接入配电网。分布式光伏规模化接入后，配电系统由分配电能的角色改变为具有收集电能、储存电能和分配电能等多种功能的主动配电网，使得配电系统的功能和结构发生了根本性的变化，配电系统将变为潮流多向流动的主动系统，这一变化对有功-频率控制和无功电压控制的现有运行控制架构都带来了巨大的挑战，特别是当配电系统中的分布式光伏接入容量较大时，极容易引起电压抬升越限问题，维持配电系统的安全稳定运行具有极大的困难。
针对高渗透率分布式光伏接入问题，现有的调节手段(比如调整电网侧的变电站主变档位或母线电压，或改变负荷侧的配电变压器抽头和无功补偿设备的投切状态)的响应速度往往较长，无法快速匹配分布式光伏出力的快速变化。储能系统作为一种具有快速响应速度的电能储存装置，在配电网中配置储能系统可有效缓解规模化光伏出力的间歇、随机波动，有助于从根本上解决光伏出力骤升或骤降引起的电压越限问题。但是，目前仍缺乏适应大规模光伏接入的主动配电网储能系统选址规划方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法及系统，来适应大规模光伏接入。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，所述方法包括：
S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；
S20：根据S10获取的数据，建立并求解主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；
S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；
S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案。
可选的，所述步骤S20具体包括以下步骤：
S21：从运行日集合Λ中选取运行日d，d∈Λ；定义运行日d中，小时级别的时间断面集合为Γd，配电网系统违反运行约束的时间断面集合为
Figure BDA0002083986050000021
S22：针对Γd中的每个时间断面t(t∈Γd,d∈Λ)进行潮流计算分析，筛选出配电网系统违反运行约束的时间断面
Figure BDA0002083986050000022
并获取相应的总分布式光伏出力Pt violate；
S23：针对每个时间断面
Figure BDA0002083986050000023
基于Pt violate分别计算配电网系统不违反运行约束时的最大分布式光伏允许出力Pt admit；
S24：针对每个时间断面
Figure BDA0002083986050000024
计算储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000025
具体计算公式如下：
Figure BDA0002083986050000026
S25：根据储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000027
计算储能系统功率PESS，具体计算公式如下：
PESS＝F{f(PESS)＝x％} (2)
式中，x％表示规划储能系统功率为PESS时预设的概率百分数，f(PESS)为储能系统功率的概率分布，式(2)表示Pt ESS不大于PESS的概率为x％；
S26：根据储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000031
计算储能系统容量的随机样本
Figure BDA0002083986050000032
具体计算公式如下：
Figure BDA0002083986050000033
S27：根据储能系统容量的随机样本
Figure BDA0002083986050000034
计算储能系统功率EESS，具体计算公式如下：
EESS＝F{f(EESS)＝y％} (4)
式中，y％为规划储能系统容量为EESS时预设的概率百分数，f(EESS)为储能系统容量的概率分布，式(4)表示
Figure BDA0002083986050000035
不大于EESS的概率为y％。
可选的，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型包括目标函数和约束条件：
所述目标函数以最小化主动配电网运行成本为条件建立，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000036
式中，F为配电网的运行成本；T为总时间断面数量；Ps,t为第t时段配电变压器根节点的有功功率；Δt为每个时间断面的时间间隔；ΩESS和ΩDG分别为储能系统和分布式光伏的并网节点集合；
Figure BDA0002083986050000037
和
Figure BDA0002083986050000038
分别为第t时段储能系统注入节点i的充电和放电功率；
Figure BDA0002083986050000039
和
Figure BDA00020839860500000310
分别为第t时段分布式光伏的注入节点i的有功功率和最大有功功率预测值；
Figure BDA00020839860500000311
为配电网向上级电网的购电成本系数；
Figure BDA00020839860500000312
和
Figure BDA00020839860500000313
分别为第t时段储能系统的充电和放电价格系数；
Figure BDA00020839860500000314
为弃光的惩罚电价系数；
所述约束条件包括主动配电网节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器根节点的运行功率约束、储能系统选址与运行约束、静止无功补偿器运行约束、电容器组运行约束和分布式电源运行约束。
可选的，所述主动配电网节点功率平衡约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000315
Figure BDA0002083986050000041
Figure BDA0002083986050000042
Pij,t+Pji,t＝rijlij,t (9)
Qij,t+Qji,t＝xijlij,t (10)
Figure BDA0002083986050000043
式中，Θ和E分别为节点和线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；对于
Figure BDA0002083986050000044
线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和vi,t分别为第t时段节点i的电压幅值和方值；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；
Figure BDA0002083986050000045
Figure BDA0002083986050000046
和
Figure BDA0002083986050000047
分别为第t时段发电机、负荷和分布式光伏注入节点i的有功功率；
Figure BDA0002083986050000048
和
Figure BDA0002083986050000049
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充电和放电功率；
Figure BDA00020839860500000410
Figure BDA00020839860500000411
和
Figure BDA00020839860500000412
分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；
Figure BDA00020839860500000413
为与节点i连接的节点集合，j为所述节点集合的集合元素。
可选的，所述定节点电压幅值约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000414
式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；
所述线路电流约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000415
式中，Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界。
可选的，所述配电变压器根节点的运行功率约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000416
式中，Ps,t和Qs,t分别为第t时段配电变压器根节点的有功功率和无功功率；
Figure BDA00020839860500000417
和
Figure BDA00020839860500000418
分别为配电变压器根节点的有功功率下界和上界；
Figure BDA00020839860500000419
和
Figure BDA00020839860500000420
分别为配电变压器根节点的无功功率下界和上界；
可选的，所述储能系统选址与运行约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000051
Figure BDA0002083986050000052
Figure BDA0002083986050000053
式中，αi为二进制变量，当储能系统连接于节点i时，αi＝1，否则αi＝0；
Figure BDA0002083986050000054
和
Figure BDA0002083986050000055
分别为第t时段连接于节点i的电力储能系统的充放电状态变量；
Figure BDA0002083986050000056
和
Figure BDA0002083986050000057
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充放电功率；
Figure BDA0002083986050000058
和
Figure BDA0002083986050000059
分别为连接于节点i的电力储能系统的充电功率下限和上限；
Figure BDA00020839860500000510
和
Figure BDA00020839860500000511
分别为连接于节点i的电力储能系统的放电功率下限和上限；
Figure BDA00020839860500000512
为第t时段连接于节点i的储能系统的容量；
Figure BDA00020839860500000513
和
Figure BDA00020839860500000514
分别为连接于节点i的储能系统的容量下限和上限；
Figure BDA00020839860500000523
和
Figure BDA00020839860500000522
分别为连接于节点i的储能系统的充放电效率系数；Δt为相邻时间断面之间的时间间隔。
可选的，所述静止无功补偿器运行约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000515
式中，
Figure BDA00020839860500000516
为第t时段连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率；
Figure BDA00020839860500000517
和
Figure BDA00020839860500000518
分别为连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率下界和上界；
所述电容器组运行约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500000519
式中，
Figure BDA00020839860500000520
和
Figure BDA00020839860500000521
分别为第t时段连接在节点i的电容器组的无功功率补偿量和投运的电容组数；
Figure BDA00020839860500000524
和
Figure BDA00020839860500000525
分别为连接在节点i的电容器组的最大电容组数和投运一组电容时的无功功率补偿量。
可选的，所述分布式电源运行约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000061
式中，
Figure BDA0002083986050000062
和
Figure BDA0002083986050000063
分别为第t时段连接在节点i的分布式电源的最大有功功率预测值和功率因数角，PFi lead和PFi lag分别为连接在节点i的分布式电源所设定的超前和滞后功率因数。当
Figure BDA0002083986050000064
为常量时，分布式电源处于恒定功率因数模式；当
Figure BDA0002083986050000065
为变量时，分布式电源处于变功率因数运行模式。
一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划系统，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；
储能系统功率和容量计算单元，根据所述数据单元获取的数据，建立并求解所述主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；
储能系统参数获取单元，用于根据所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；
储能系统选址规划单元，用于根据数据获取单元获取的数据和储能系统参数获取单元获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案；
所述数据获取单元、储能系统功率和容量计算单元、储能系统参数获取单元和储能系统选址规划单元依次连接，且所述数据获取单元连接所述储能系统选址规划单元。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，一方面可用于确定配置的储能系统的容量和功率，另一方面可用于确定储能系统的选址方案，即可确定的储能系统的接入位置。本发明提出的方法中所配置的储能系统可适应分布式光伏接入，提升了配电系统的安全稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法的流程示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，所述方法包括：
S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；
S20：根据S10获取的数据，建立并求解主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；
S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；
S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案。
本发明中，所述步骤S20具体包括以下步骤：
S21：从运行日集合Λ中选取运行日d，d∈Λ；定义运行日d中，小时级别的时间断面集合为Γd，配电网系统违反运行约束的时间断面集合为
Figure BDA0002083986050000081
S22：针对Γd中的每个时间断面t(t∈Γd,d∈Λ)进行潮流计算分析，筛选出配电网系统违反运行约束的时间断面
Figure BDA0002083986050000082
并获取相应的总分布式光伏出力Pt violate；
S23：针对每个时间断面
Figure BDA0002083986050000083
基于Pt violate分别计算配电网系统不违反运行约束时的最大分布式光伏允许出力Pt admit；
S24：针对每个时间断面
Figure BDA0002083986050000084
计算储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000085
具体计算公式如下：
Figure BDA0002083986050000086
S25：根据储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000087
计算储能系统功率PESS，具体计算公式如下：
PESS＝F{f(PESS)＝x％} (2)
式中，x％表示规划储能系统功率为PESS时预设的概率百分数，f(PESS)为储能系统功率的概率分布，式(2)表示Pt ESS不大于PESS的概率为x％；
其中，当x％为1时，表示按照最大功率配置储能系统的功率，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000088
S26：根据储能系统功率的随机样本
Figure BDA0002083986050000089
计算储能系统容量的随机样本
Figure BDA00020839860500000810
具体计算公式如下：
Figure BDA00020839860500000811
S27：根据储能系统容量的随机样本
Figure BDA00020839860500000812
计算储能系统功率EESS，具体计算公式如下：
EESS＝F{f(EESS)＝y％} (4)
式中，y％为规划储能系统容量为EESS时预设的概率百分数，f(EESS)为储能系统容量的概率分布，式(4)表示
Figure BDA0002083986050000091
不大于EESS的概率为y％；
其中，当y％为1时，即按照最大容量配置储能系统的容量，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000092
本发明中，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型包括目标函数和约束条件：
所述目标函数以最小化主动配电网运行成本为条件建立，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000093
式中，F为配电网的运行成本；T为总时间断面数量；Ps,t为第t时段配电变压器根节点的有功功率；Δt为每个时间断面的时间间隔；ΩESS和ΩDG分别为储能系统和分布式光伏的并网节点集合；
Figure BDA0002083986050000094
和
Figure BDA0002083986050000095
分别为第t时段储能系统注入节点i的充电和放电功率；
Figure BDA0002083986050000096
和
Figure BDA0002083986050000097
分别为第t时段分布式光伏的注入节点i的有功功率和最大有功功率预测值；
Figure BDA0002083986050000098
为配电网向上级电网的购电成本系数；
Figure BDA00020839860500000912
和
Figure BDA00020839860500000913
分别为第t时段储能系统的充电和放电价格系数；
Figure BDA00020839860500000914
为弃光的惩罚电价系数；
所述约束条件包括主动配电网节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器根节点的运行功率约束、储能系统选址与运行约束、静止无功补偿器运行约束、电容器组运行约束和分布式电源运行约束。
本发明中，所述主动配电网节点功率平衡约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000099
Figure BDA00020839860500000910
Figure BDA00020839860500000911
Pij,t+Pji,t＝rijlij,t (9)
Qij,t+Qji,t＝xijlij,t (10)
Figure BDA0002083986050000101
式中，Θ和E分别为节点和线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；对于
Figure BDA0002083986050000102
线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和νi,t分别为第t时段节点i的电压幅值和方值；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；
Figure BDA0002083986050000103
Figure BDA0002083986050000104
和
Figure BDA0002083986050000105
分别为第t时段发电机、负荷和分布式光伏注入节点i的有功功率；
Figure BDA0002083986050000106
和
Figure BDA0002083986050000107
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充电和放电功率；
Figure BDA0002083986050000108
Figure BDA0002083986050000109
和
Figure BDA00020839860500001010
分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；
Figure BDA00020839860500001019
为与节点i连接的节点集合，j为所述节点集合的集合元素。
其中，所述主动配电网节点功率平衡约束中的
Figure BDA00020839860500001011
可松弛为如下所示的标准二阶锥形式：
Figure BDA00020839860500001012
引入变量Wij,t，将式(11-1)进一步处理为：
Figure BDA00020839860500001013
Figure BDA00020839860500001014
针对式(11-2)和(11-3)，分别引入变量
Figure BDA00020839860500001015
与
Figure BDA00020839860500001016
和
Figure BDA00020839860500001017
与
Figure BDA00020839860500001018
其中r＝1,2,…,R，R为设定的整数值，则(11-2)和(11-3)可分别近似转化为以下线性约束：
Figure BDA0002083986050000111
Figure BDA0002083986050000112
本发明所述主动配电网节点功率平衡约束具体采用的约束式包括式(6)-(10)，式(11-4)-(11-5)。
本发明中，所述定节点电压幅值约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000113
式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界。
本发明中，所述线路电流约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000114
式中，Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界。
本发明中，所述配电变压器根节点的运行功率约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000115
式中，Ps,t和Qs,t分别为第t时段配电变压器根节点的有功功率和无功功率；
Figure BDA0002083986050000121
和
Figure BDA0002083986050000122
分别为配电变压器根节点的有功功率下界和上界；
Figure BDA0002083986050000123
和
Figure BDA0002083986050000124
分别为配电变压器根节点的无功功率下界和上界。
本发明中，所述储能系统选址与运行约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000125
Figure BDA0002083986050000126
Figure BDA0002083986050000127
式中，αi为二进制变量，当储能系统连接于节点i时，αi＝1，否则αi＝0；
Figure BDA0002083986050000128
和
Figure BDA0002083986050000129
分别为第t时段连接于节点i的电力储能系统的充放电状态变量；
Figure BDA00020839860500001210
和
Figure BDA00020839860500001211
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充放电功率；
Figure BDA00020839860500001212
和
Figure BDA00020839860500001213
分别为连接于节点i的电力储能系统的充电功率下限和上限；
Figure BDA00020839860500001214
和
Figure BDA00020839860500001215
分别为连接于节点i的电力储能系统的放电功率下限和上限；
Figure BDA00020839860500001216
为第t时段连接于节点i的储能系统的容量；
Figure BDA00020839860500001217
和
Figure BDA00020839860500001218
分别为连接于节点i的储能系统的容量下限和上限；μi ESSc和ηi ESSd分别为连接于节点i的储能系统的充放电效率系数；Δt为相邻时间断面之间的时间间隔。
本发明中，所述静止无功补偿器运行约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500001219
式中，
Figure BDA00020839860500001220
为第t时段连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率；
Figure BDA00020839860500001221
和
Figure BDA00020839860500001222
分别为连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率下界和上界。
本发明中，所述电容器组运行约束，具体如下所示：
Figure BDA00020839860500001223
式中，
Figure BDA00020839860500001224
和
Figure BDA00020839860500001225
分别为第t时段连接在节点i的电容器组的无功功率补偿量和投运的电容组数；
Figure BDA00020839860500001226
和
Figure BDA00020839860500001227
分别为连接在节点i的电容器组的最大电容组数和投运一组电容时的无功功率补偿量。
本发明中，所述分布式电源运行约束，具体如下所示：
Figure BDA0002083986050000131
式中，
Figure BDA0002083986050000132
和
Figure BDA0002083986050000133
分别为第t时段连接在节点i的分布式电源的最大有功功率预测值和功率因数角，PFi lead和PFi lag分别为连接在节点i的分布式电源所设定的超前和滞后功率因数。当
Figure BDA0002083986050000134
为常量时，分布式电源处于恒定功率因数模式；当
Figure BDA0002083986050000135
为变量时，分布式电源处于变功率因数运行模式。
所述分布式电源运行约束考虑了分布式电源的恒定功率因数和变功率因数两种运行模式。
式(20)中，将
Figure BDA0002083986050000136
表示为
Figure BDA0002083986050000137
和
Figure BDA0002083986050000138
的函数，并消去
Figure BDA0002083986050000139
可将式(20)转化为线性约束，如下：
Figure BDA00020839860500001310
本发明中，所述分布式电源运行约束的约束式为(20-1)。
综上，本发明实施例中，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型的约束条件具体包括：
1)主动配电网节点功率平衡约束，式(6)-式(10)、式(11-4)和式(11-5)；
2)节点电压幅值约束，式(12)；
3)线路电流约束，式(13)；
4)配电变压器根节点的运行功率约束，式(14)；
5)储能系统选址与运行约束，式(15)-式(17)；
6)静止无功补偿器运行约束，式(18)；
7)电容器组运行约束，式(19)；
8)分布式电源运行约束，式(20-1)。
本发明步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型的求解方法如下：
将主动配电网储能系统选址规划模型转化为一个混合整数线性规划模型，通过工程优化器求解混合整数线性规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划模型的解。
根据主动配电网储能系统选址规划模型的解可获取储能系统所连接节点，即主动配电网储能系统选址规划方案。
本发明还提供了一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划系统，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；
储能系统功率和容量计算单元，根据所述数据单元获取的数据，建立并求解所述主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；
储能系统参数获取单元，用于根据所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；
储能系统选址规划单元，用于根据数据获取单元获取的数据和储能系统参数获取单元获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案；
所述数据获取单元、储能系统功率和容量计算单元、储能系统参数获取单元和储能系统选址规划单元依次连接，且所述数据获取单元连接所述储能系统选址规划单元。
与现有技术相比，本发明提出的含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，一方面可用于确定配置的储能系统的容量和功率，另一方面可用于确定储能系统的选址方案，即可确定的储能系统的接入位置。本发明提出的方法中所配置的储能系统可适应分布式光伏接入，提升了配电系统的安全稳定性。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述方法包括：
S10：获取配电网的数据，所述数据包括历史运行周期内配电网的网架参数、静止无功补偿装置参数、电容器组参数、实际光伏出力时序序列、以及负荷的有功功率和无功功率；
S20：根据S10获取的数据，建立并求解所述主动配电网储能系统定容规划模型，获得储能系统功率和储能系统容量；
S30：根据S20所得的储能系统功率和储能系统容量，获取储能系统的参数，所述储能系统的参数包括充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数以及放电效率系数；
S40：根据S10获取的数据和S30获取的储能系统的参数，建立主动配电网储能系统选址规划模型，求解所述主动配电网储能系统选址规划模型，得到主动配电网储能系统选址规划方案；
所述步骤S20具体包括以下步骤：
S21：从运行日集合Λ中选取运行日d，d∈Λ；定义运行日d中，小时级别的时间断面集合为Γd，配电网系统违反运行约束的时间断面集合为
Figure FDA0002926984580000011
S22：针对Γd中的每个时间断面t进行潮流计算分析，筛选出配电网系统违反运行约束的时间断面t，并获取相应的总分布式光伏出力Pt violate,，
Figure FDA0002926984580000012
S23：针对每个时间断面t，基于Pt violate分别计算配电网系统不违反运行约束时的最大分布式光伏允许出力Pt admit；
S24：针对每个时间断面t，计算储能系统功率的随机样本Pt ESS，具体计算公式如下：
Figure FDA0002926984580000021
S25：根据储能系统功率的随机样本Pt ESS，计算储能系统功率PESS，具体计算公式如下：
PESS＝F{f(PESS)＝x％} (2)
式中，x％表示规划储能系统功率为PESS时预设的概率百分数，f(PESS)为储能系统功率的概率分布，式(2)表示Pt ESS不大于PESS的概率为x％；
S26：根据储能系统功率的随机样本Pt ESS，计算储能系统容量的随机样本
Figure FDA0002926984580000022
具体计算公式如下：
Figure FDA0002926984580000023
S27：根据储能系统容量的随机样本
Figure FDA0002926984580000024
计算储能系统功率EESS，具体计算公式如下：
EESS＝F{f(EESS)＝y％} (4)
式中，y％为规划储能系统容量为EESS时预设的概率百分数，f(EESS)为储能系统容量的概率分布，式(4)表示
Figure FDA0002926984580000025
不大于EESS的概率为y％。
2.根据权利要求1所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述步骤S40中的主动配电网储能系统选址规划模型包括目标函数和约束条件：
所述目标函数以最小化主动配电网运行成本为条件建立，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000031
式中，F为配电网的运行成本；T为总时间断面数量；Ps,t为第t时段配电变压器根节点的有功功率；Δt为每个时间断面的时间间隔；ΩESS和ΩDG分别为储能系统和分布式光伏的并网节点集合；
Figure FDA0002926984580000032
和
Figure FDA0002926984580000033
分别为第t时段储能系统注入节点i的充电和放电功率；
Figure FDA0002926984580000034
和
Figure FDA0002926984580000035
分别为第t时段分布式光伏的注入节点i的有功功率和最大有功功率预测值；
Figure FDA0002926984580000036
为配电网向上级电网的购电成本系数；
Figure FDA0002926984580000037
和
Figure FDA0002926984580000038
分别为第t时段储能系统的充电和放电价格系数；
Figure FDA0002926984580000039
为弃光的惩罚电价系数；
所述约束条件包括主动配电网节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器根节点的运行功率约束、储能系统选址与运行约束、静止无功补偿器运行约束、电容器组运行约束和分布式电源运行约束。
3.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述主动配电网节点功率平衡约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000041
Figure FDA0002926984580000042
Figure FDA0002926984580000043
Pij,t+Pji,t＝rijlij,t (9)
Qij,t+Qji,t＝xijlij,t (10)
Figure FDA0002926984580000044
式中，(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；对于
Figure FDA0002926984580000045
线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和νi,t分别为第t时段节点i的电压幅值和方值；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；
Figure FDA0002926984580000046
和
Figure FDA0002926984580000047
分别为第t时段发电机、负荷和分布式光伏注入节点i的有功功率；
Figure FDA0002926984580000048
和
Figure FDA0002926984580000049
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充电和放电功率；
Figure FDA00029269845800000410
和
Figure FDA00029269845800000411
分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；
Figure FDA00029269845800000412
为与节点i连接的节点集合，j为所述节点集合的集合元素。
4.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述节点电压幅值约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000051
式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；
所述线路电流约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000052
式中，Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界。
5.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述配电变压器根节点的运行功率约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000053
式中，Ps,t和Qs,t分别为第t时段配电变压器根节点的有功功率和无功功率；
Figure FDA0002926984580000054
和
Figure FDA0002926984580000055
分别为配电变压器根节点的有功功率下界和上界；
Figure FDA0002926984580000056
和
Figure FDA0002926984580000057
分别为配电变压器根节点的无功功率下界和上界。
6.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述储能系统选址与运行约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000058
Figure FDA0002926984580000059
Figure FDA00029269845800000510
式中，αi为二进制变量，当储能系统连接于节点i时，αi＝1，否则αi＝0；
Figure FDA0002926984580000061
和
Figure FDA0002926984580000062
分别为第t时段连接于节点i的电力储能系统的充放电状态变量；
Figure FDA0002926984580000063
和
Figure FDA0002926984580000064
分别为第t时段连接于节点i的储能系统的充放电功率；
Figure FDA0002926984580000065
和
Figure FDA0002926984580000066
分别为连接于节点i的电力储能系统的充电功率下限和上限；
Figure FDA0002926984580000067
和
Figure FDA0002926984580000068
分别为连接于节点i的电力储能系统的放电功率下限和上限；
Figure FDA0002926984580000069
为第t时段连接于节点i的储能系统的容量；
Figure FDA00029269845800000610
和
Figure FDA00029269845800000611
分别为连接于节点i的储能系统的容量下限和上限；
Figure FDA00029269845800000612
和
Figure FDA00029269845800000613
分别为连接于节点i的储能系统的充放电效率系数；Δt为相邻时间断面之间的时间间隔。
7.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述静止无功补偿器运行约束，具体如下所示：
Figure FDA00029269845800000614
式中，
Figure FDA00029269845800000615
为第t时段连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率；
Figure FDA00029269845800000616
和
Figure FDA00029269845800000617
分别为连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率下界和上界；
所述电容器组运行约束，具体如下所示：
Figure FDA00029269845800000618
式中，
Figure FDA00029269845800000619
和
Figure FDA00029269845800000620
分别为第t时段连接在节点i的电容器组的无功功率补偿量和投运的电容组数；
Figure FDA00029269845800000621
和
Figure FDA00029269845800000622
分别为连接在节点i的电容器组的最大电容组数和投运一组电容时的无功功率补偿量。
8.根据权利要求2所述的一种含光伏的主动配电网储能系统定容选址规划方法，其特征在于，所述分布式电源运行约束，具体如下所示：
Figure FDA0002926984580000071
式中，
Figure FDA0002926984580000072
和
Figure FDA0002926984580000073
分别为第t时段连接在节点i的分布式电源的最大有功功率预测值和功率因数角，PFi lead和PFi lag分别为连接在节点i的分布式电源所设定的超前和滞后功率因数，当
Figure FDA0002926984580000074
为常量时，分布式电源处于恒定功率因数模式；当
Figure FDA0002926984580000075
为变量时，分布式电源处于变功率因数运行模式。
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