CN110854842A - 一种光储充电站调度方法及装置 - Google Patents

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CN110854842A
CN110854842A CN201910960353.9A CN201910960353A CN110854842A CN 110854842 A CN110854842 A CN 110854842A CN 201910960353 A CN201910960353 A CN 201910960353A CN 110854842 A CN110854842 A CN 110854842A
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栾洪洲
王轩
武丹
张良
王蓓蓓
董亮
荆龙
吴岩
吴学智
付永生
周亚娟
王清涛
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Beijing Jiaotong University
NARI Group Corp
China EPRI Science and Technology Co Ltd
China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd
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Beijing Jiaotong University
NARI Group Corp
China EPRI Science and Technology Co Ltd
China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明涉及一种光储充电站调度方法及装置，包括根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；本发明提升了光储充电站与电网交互的稳定性和延长了储能系统中储能电池组的使用寿命，最大化利用了电力资源，节约了光储充电站的成本。

Description

一种光储充电站调度方法及装置
技术领域
本发明涉及电力调度技术领域，具体涉及一种光储充电站调度方法及装置。
背景技术
近年来，电动汽车因其低碳、环保的优点以及不断提升的整车性能，电动汽车的规模逐年增加。大规模的电动汽车作为一种特殊的新型负荷对传统电网产生了一些新的影响，电动汽车充电在时间和空间上具有一定的随机性，这种无序的充电模式增加了电网不稳定的风险。随着可再生能源发电技术的发展，光伏等可再生能源发电因低碳环保、成本较低等优点，应用越来越广泛。
目前，光伏-储能-电动汽车充电桩一体化构成的共直流母线直流光储充电站是电动汽车充电站的新形式之一，利用光伏和储能的特性，不仅可以作为充电站的电源补充，减少充电站的购电费用，而且通过光伏、储能、充电桩的协调控制，可以提升大规模电动汽车充电对电网的友好性，同时充电站基于共直流母线的直流拓扑形式，减少了大量的变流环节，减少了充电站的投资。但光伏发电受天气等因素影响较大，导致发电功率呈现随机性和波动性，导致光储充电站与电网交互的不稳定性；且光储充电站中储能系统充缺少充放电管理，影响其储能电池组的使用寿命。
因此，本领域需要一种可以提升光储充电站与电网交互的稳定性和延长储能系统中电池组使用寿命的调度方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光储充电站调度方法及装置，通过当前时刻光储充电站的功率数据得到下一时刻储能系统工作功率及储能系统调度方案，该调度方案提升了光储充电站与电网交互的稳定性和延长了储能系统中储能电池组的使用寿命，最大化利用了电力资源，节约了光储充电站的成本。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种光储充电站调度方法，其改进之处在于，所述方法包括：
根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
优选的，所述根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率，包括：
将当前时刻光储充电站的功率数据代入功率预测模型，求解该模型，获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量；
基于该变化量，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率PES(k+1)：
PES(k+1)＝PES(k)+ΔPES(k+1)
式中，PES(k)为第k时刻光储充电站中储能系统工作功率，ΔPES(k+1)为第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，k为当前时刻。
进一步的，按下式确定所述功率预测模型的目标函数J：
Figure BDA0002228713660000021
式中，Yg(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率矩阵，Yg,c(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率目标值矩阵，ΔYES(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站中储能系统工作功率的变化量矩阵，Q为第一权重，R为第二权重。
进一步的，按下式确定所述Yg(S)、Yg,c(S)和Yg,c(S)：
Figure BDA0002228713660000022
式中，Pg(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率，Pg,c(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率目标值，ΔPES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，t∈[1,S]；
其中，按下式确定所述第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率Pg(k+t)：
Figure BDA0002228713660000023
式中，PES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率，Pg(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站与电网的交互功率，PES(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统工作功率，SOC(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统荷电状态，ΔPPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率变化量，ΔPEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率变化量，ΔPL(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率变化量，A为第一系数矩阵，B为第二系数矩阵，C为第三系数矩阵，F为第四系数矩阵。
进一步的，所述功率预测模型的约束条件，包括：
功率平衡约束：
Pg(k+t)＝PPV(k+t)+PES(k+t)-PEV(k+t)-Pq(k+t)
式中，PPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率，PEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率，Pq(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率；
储能系统荷电状态约束：
SOCmin＜SOC(k+t)＜SOCmax
式中，SOCmin为光储充电站中储能系统荷电状态最小限值，SOCmax为光储充电站中储能系统荷电状态最大限值；
储能系统工作功率约束：
PES,min≤PES(k+t)≤PES,max
式中，PES,min为光储充电站中储能系统工作功率最小限值，PES,max为光储充电站中储能系统工作功率最大限值。
储能系统工作功率变化量约束：
ΔPES,min≤ΔPES(k+t)≤ΔPES,max
式中，ΔPES,min为光储充电站中储能系统工作功率变化量最小限值，ΔPES,max为光储充电站中储能系统工作功率变化量最大限值。
优选的，所述根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案，包括：
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＜0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率；
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＞0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率；
其中，k为当前时刻。
进一步的，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可接纳的充电功率Pi,ch,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000041
式中，SOCi(k)为第k时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组的荷电状态，SOCi,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最大限值，Pi,ch,c,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大充电功率，Si为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的额定容量，Δt为调度时间间隔；
按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可提供的放电功率Pi,dis,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000042
式中，SOCi,min为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最小限值，Pi,dis,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大放电功率。
进一步的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率，包括：
若则按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的充电功率Pl,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000044
若
Figure BDA0002228713660000051
且则第k+1时刻L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的充电功率Pm,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000053
若
Figure BDA0002228713660000054
且
Figure BDA0002228713660000055
则第k+1时刻L+M个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的充电功率Pn,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000056
若
Figure BDA0002228713660000057
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,ch,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的充电功率，Pm,ch,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可接纳的充电功率，Pl,ch,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可接纳的充电功率，Pi,ch,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可接纳的充电功率。
进一步的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率，包括：
若
Figure BDA0002228713660000061
则按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的放电功率Pn,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000062
若
Figure BDA0002228713660000063
且
Figure BDA0002228713660000064
则第k+1时刻N个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的放电功率Pm,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000065
若
Figure BDA0002228713660000066
且则第k+1时刻N+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的放电功率Pl,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000068
若
Figure BDA0002228713660000069
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,dis,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的放电功率，Pm,dis,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可提供的放电功率，Pl,dis,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可提供的放电功率，Pi,dis,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可提供的放电功率。
基于同一发明构思，本发明还提供一种光储充电站调度装置，其改进之处在于，所述装置包括：
第一确定单元，用于根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
第二确定单元，用于根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
调度单元，用于基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供的一种光储充电站调度方法及装置，根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；其中，基于当前时刻光储充电站的功率数据，通过使当前时刻之后多个时刻光储充电站与电网交互的功率与目标值的差值和储能系统工作功率变化量之和最小获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率，提升了光储充电站与电网交互的稳定性；获得调度方案时，根据当前时刻各储能电池组的荷电状态，将获得的储能系统工作功率进行分配获得储能电池组的充放电功率，延长了储能系统中储能电池组的使用寿命；本发明的调度方法最大化利用了电力资源，节约了光储充电站的成本。
附图说明
图1是本发明光储充电站调度方法流程图；
图2是本发明光储充电站调度装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
光储充电站在实际运行时，为了保证充电站与电网电能交互的经济性，充电站的能量管理系统会给定一条电网交互功率目标曲线。因此，本发明基于此提供一种光储充电站调度方法，如图1所示，所述方法包括：
根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
为了更加清楚的表明本发明的目的，通过以下实施例对本发明的方法进行详细说明。
在本发明的实施例中，上述根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率，包括：
将当前时刻光储充电站的功率数据代入功率预测模型，求解该模型，获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量；
基于该变化量，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率PES(k+1)：
PES(k+1)＝PES(k)+ΔPES(k+1)
式中，PES(k)为第k时刻光储充电站中储能系统工作功率，ΔPES(k+1)为第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，k为当前时刻。
具体的，按下式确定所述功率预测模型的目标函数J：
Figure BDA0002228713660000081
式中，Yg(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率矩阵，Yg,c(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率目标值矩阵，ΔYES(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站中储能系统工作功率的变化量矩阵，Q为第一权重，R为第二权重。
进一步的，按下式确定所述Yg(S)、Yg,c(S)和Yg,c(S)：
Figure BDA0002228713660000091
式中，Pg(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率，Pg,c(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率目标值，ΔPES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，t∈[1,S]；
其中，按下式确定所述第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率Pg(k+t)：
Figure BDA0002228713660000092
式中，PES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率，Pg(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站与电网的交互功率，PES(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统工作功率，SOC(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统荷电状态，ΔPPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率变化量，ΔPEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率变化量，ΔPL(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率变化量，A为第一系数矩阵，B为第二系数矩阵，C为第三系数矩阵，F为第四系数矩阵。
其中， C＝[1000]。
具体的，所述功率预测模型的约束条件，包括：
功率平衡约束：
Pg(k+t)＝PPV(k+t)+PES(k+t)-PEV(k+t)-Pq(k+t)
式中，PPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率，PEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率，Pq(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率；
储能系统荷电状态约束：
SOCmin＜SOC(k+t)＜SOCmax
式中，SOCmin为光储充电站中储能系统荷电状态最小限值，SOCmax为光储充电站中储能系统荷电状态最大限值；
储能系统工作功率约束：
PES,min≤PES(k+t)≤PES,max
式中，PES,min为光储充电站中储能系统工作功率最小限值，PES,max为光储充电站中储能系统工作功率最大限值。
储能系统工作功率变化量约束：
ΔPES,min≤ΔPES(k+t)≤ΔPES,max
式中，ΔPES,min为光储充电站中储能系统工作功率变化量最小限值，ΔPES,max为光储充电站中储能系统工作功率变化量最大限值。
在本发明的实施例中，上述根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案，包括：
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＜0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率；
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＞0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率；
其中，k为当前时刻。
具体的，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可接纳的充电功率Pi,ch,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000101
式中，SOCi(k)为第k时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组的荷电状态，SOCi,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最大限值，Pi,ch,c,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大充电功率，Si为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的额定容量，Δt为调度时间间隔；
按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可提供的放电功率Pi,dis,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000111
式中，SOCi,min为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最小限值，Pi,dis,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大放电功率。
具体的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率，包括：
若
Figure BDA0002228713660000112
则按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的充电功率Pl,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000113
若
Figure BDA0002228713660000114
且
Figure BDA0002228713660000115
则第k+1时刻L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的充电功率Pm,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000116
若
Figure BDA0002228713660000117
且
Figure BDA0002228713660000118
则第k+1时刻L+M个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的充电功率Pn,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000121
若
Figure BDA0002228713660000122
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,ch,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的充电功率，Pm,ch,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可接纳的充电功率，Pl,ch,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可接纳的充电功率，Pi,ch,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可接纳的充电功率。
具体的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率，包括：
若
Figure BDA0002228713660000123
则按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的放电功率Pn,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000124
若
Figure BDA0002228713660000125
且
Figure BDA0002228713660000126
则第k+1时刻N个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的放电功率Pm,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000127
若
Figure BDA0002228713660000131
且
Figure BDA0002228713660000132
则第k+1时刻N+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的放电功率Pl,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000133
若则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,dis,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的放电功率，Pm,dis,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可提供的放电功率，Pl,dis,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可提供的放电功率，Pi,dis,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可提供的放电功率。
基于同一发明构思，本发明还提供一种光储充电站调度装置，如图2所示，所述装置包括：
第一确定单元，用于根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
第二确定单元，用于根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
调度单元，用于基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
在本发明的实施例中，上述第一确定单元，包括：
预测模块，用于将当前时刻光储充电站的功率数据代入功率预测模型，求解该模型，获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量；
计算模块，用于基于该变化量，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率PES(k+1)：
PES(k+1)＝PES(k)+ΔPES(k+1)
式中，PES(k)为第k时刻光储充电站中储能系统工作功率，ΔPES(k+1)为第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，k为当前时刻。
具体的，按下式确定所述功率预测模型的目标函数J：
式中，Yg(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率矩阵，Yg,c(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率目标值矩阵，ΔYES(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站中储能系统工作功率的变化量矩阵，Q为第一权重，R为第二权重。
进一步的，按下式确定所述Yg(S)、Yg,c(S)和Yg,c(S)：
Figure BDA0002228713660000142
式中，Pg(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率，Pg,c(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率目标值，ΔPES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，t∈[1,S]；
其中，按下式确定所述第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率Pg(k+t)：
Figure BDA0002228713660000143
式中，PES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率，Pg(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站与电网的交互功率，PES(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统工作功率，SOC(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统荷电状态，ΔPPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率变化量，ΔPEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率变化量，ΔPL(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率变化量，A为第一系数矩阵，B为第二系数矩阵，C为第三系数矩阵，F为第四系数矩阵。
具体的，所述功率预测模型的约束条件，包括：
功率平衡约束：
Pg(k+t)＝PPV(k+t)+PES(k+t)-PEV(k+t)-Pq(k+t)
式中，PPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率，PEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率，Pq(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率；
储能系统荷电状态约束：
SOCmin＜SOC(k+t)＜SOCmax
式中，SOCmin为光储充电站中储能系统荷电状态最小限值，SOCmax为光储充电站中储能系统荷电状态最大限值；
储能系统工作功率约束：
PES,min≤PES(k+t)≤PES,max
式中，PES,min为光储充电站中储能系统工作功率最小限值，PES,max为光储充电站中储能系统工作功率最大限值。
储能系统工作功率变化量约束：
ΔPES,min≤ΔPES(k+t)≤ΔPES,max
式中，ΔPES,min为光储充电站中储能系统工作功率变化量最小限值，ΔPES,max为光储充电站中储能系统工作功率变化量最大限值。
在本发明的实施例中，上述第二确定单元，具体用于：
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＜0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率；
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＞0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率；
其中，k为当前时刻。
具体的，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可接纳的充电功率Pi,ch,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000161
式中，SOCi(k)为第k时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组的荷电状态，SOCi,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最大限值，Pi,ch,c,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大充电功率，Si为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的额定容量，Δt为调度时间间隔；
按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可提供的放电功率Pi,dis,c(k+1)：
Figure BDA0002228713660000162
式中，SOCi,min为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最小限值，Pi,dis,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大放电功率。
具体的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率，包括：
若
Figure BDA0002228713660000163
则按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的充电功率Pl,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000164
若
Figure BDA0002228713660000165
且
Figure BDA0002228713660000166
则第k+1时刻L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的充电功率Pm,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000171
若
Figure BDA0002228713660000172
且
Figure BDA0002228713660000173
则第k+1时刻L+M个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的充电功率Pn,ch(k+1)：
Figure BDA0002228713660000174
若
Figure BDA0002228713660000175
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,ch,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的充电功率，Pm,ch,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可接纳的充电功率，Pl,ch,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可接纳的充电功率，Pi,ch,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可接纳的充电功率。
具体的，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率，包括：
若
Figure BDA0002228713660000176
则按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的放电功率Pn,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000181
若
Figure BDA0002228713660000182
且
Figure BDA0002228713660000183
则第k+1时刻N个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的放电功率Pm,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000184
若
Figure BDA0002228713660000185
且
Figure BDA0002228713660000186
则第k+1时刻N+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的放电功率Pl,dis(k+1)：
Figure BDA0002228713660000187
若
Figure BDA0002228713660000188
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,dis,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的放电功率，Pm,dis,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可提供的放电功率，Pl,dis,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可提供的放电功率，Pi,dis,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可提供的放电功率。
综上所述，本发明提供的一种光储充电站调度方法及装置，根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；其中，基于当前时刻光储充电站的功率数据，通过使当前时刻之后多个时刻光储充电站与电网交互的功率与目标值的差值和储能系统工作功率变化量之和最小获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率，提升了光储充电站与电网交互的稳定性；获得调度方案时，根据当前时刻各储能电池组的荷电状态，将获得的储能系统工作功率进行分配获得储能电池组的充放电功率，延长了储能系统中储能电池组的使用寿命；本发明的调度方法最大化利用了电力资源，节约了光储充电站的成本。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光储充电站调度方法，其特征在于，所述方法包括：
根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率，包括：
将当前时刻光储充电站的功率数据代入功率预测模型，求解该模型，获得下一时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量；
基于该变化量，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率PES(k+1)：
PES(k+1)＝PES(k)+ΔPES(k+1)
式中，PES(k)为第k时刻光储充电站中储能系统工作功率，ΔPES(k+1)为第k+1时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，k为当前时刻。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式确定所述功率预测模型的目标函数J：
Figure FDA0002228713650000011
式中，Yg(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率矩阵，Yg,c(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站与电网的交互功率目标值矩阵，ΔYES(S)为当前时刻之后S个时刻光储充电站中储能系统工作功率的变化量矩阵，Q为第一权重，R为第二权重。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定所述Yg(S)、Yg,c(S)和Yg,c(S)：
Figure FDA0002228713650000012
式中，Pg(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率，Pg,c(k+t)为第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率目标值，ΔPES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率的预测变化量，t∈[1,S]；
其中，按下式确定所述第k+t时刻光储充电站与电网的交互功率Pg(k+t)：
Figure FDA0002228713650000021
式中，PES(k+t)为第k+t时刻光储充电站中储能系统工作功率，Pg(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站与电网的交互功率，PES(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统工作功率，SOC(k+t-1)为第k+t-1时刻光储充电站中储能系统荷电状态，ΔPPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率变化量，ΔPEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率变化量，ΔPL(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率变化量，A为第一系数矩阵，B为第二系数矩阵，C为第三系数矩阵，F为第四系数矩阵。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率预测模型的约束条件，包括：
功率平衡约束：
Pg(k+t)＝PPV(k+t)+PES(k+t)-PEV(k+t)-Pq(k+t)
式中，PPV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中光伏系统工作功率，PEV(k+t)为第k+t时刻光储充电站中电动汽车充电功率，Pq(k+t)为第k+t时刻光储充电站中其他负荷工作功率；
储能系统荷电状态约束：
SOCmin＜SOC(k+t)＜SOCmax
式中，SOCmin为光储充电站中储能系统荷电状态最小限值，SOCmax为光储充电站中储能系统荷电状态最大限值；
储能系统工作功率约束：
PES,min≤PES(k+t)≤PES,max
式中，PES,min为光储充电站中储能系统工作功率最小限值，PES,max为光储充电站中储能系统工作功率最大限值。
储能系统工作功率变化量约束：
ΔPES,min≤ΔPES(k+t)≤ΔPES,max
式中，ΔPES,min为光储充电站中储能系统工作功率变化量最小限值，ΔPES,max为光储充电站中储能系统工作功率变化量最大限值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案，包括：
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＜0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率；
若第k+1时刻光储充电站中储能系统的工作功率PES(k+1)＞0，则获取第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率，并根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率；
其中，k为当前时刻。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可接纳的充电功率Pi,ch,c(k+1)：
Figure FDA0002228713650000031
式中，SOCi(k)为第k时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组的荷电状态，SOCi,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最大限值，Pi,ch,c,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大充电功率，Si为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的额定容量，Δt为调度时间间隔；
按下式获取第k+1时刻光储充电站中储能系统第i个储能电池组可提供的放电功率Pi,dis,c(k+1)：
式中，SOCi,min为光储充电站中储能系统第i个储能电池组荷电状态的最小限值，Pi,dis,max为光储充电站中储能系统第i个储能电池组的最大放电功率。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可接纳的充电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的充电功率，包括：
若
Figure FDA0002228713650000041
则按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的充电功率Pl,ch(k+1)：
Figure FDA0002228713650000042
若
Figure FDA0002228713650000043
且
Figure FDA0002228713650000044
则第k+1时刻L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的充电功率Pm,ch(k+1)：
Figure FDA0002228713650000045
若
Figure FDA0002228713650000046
且
Figure FDA0002228713650000047
则第k+1时刻L+M个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率，按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的充电功率Pn,ch(k+1)：
Figure FDA0002228713650000048
若
Figure FDA0002228713650000049
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的充电功率均为其可接纳的充电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,ch,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的充电功率，Pm,ch,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可接纳的充电功率，Pl,ch,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可接纳的充电功率，Pi,ch,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可接纳的充电功率。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组可提供的放电功率确定第k+1时刻光储充电站中储能系统各储能电池组的放电功率，包括：
若
Figure FDA0002228713650000051
则按下式确定第k+1时刻第n个储能电池组的放电功率Pn,dis(k+1)：
Figure FDA0002228713650000052
若
Figure FDA0002228713650000053
且
Figure FDA0002228713650000054
则第k+1时刻N个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第m个储能电池组的放电功率Pm,dis(k+1)：
Figure FDA0002228713650000055
若
Figure FDA0002228713650000056
且
Figure FDA0002228713650000057
则第k+1时刻N+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率，并按下式确定第k+1时刻第l个储能电池组的放电功率Pl,dis(k+1)：
若
Figure FDA0002228713650000059
则第k+1时刻N+M+L个储能电池组的放电功率均为其可提供的放电功率；
其中，N为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设高限值的储能电池组总数，M为第k时刻储能系统中荷电状态大于预设低限值且不大于预设高限值的储能电池组总数，L为第k时刻储能系统中荷电状态不大于预设低限值的储能电池组总数，n∈[1,N]，m∈[1,M]，l∈[1,L]，N+M+L为光储充电站中储能系统的储能电池组总数，Pn,dis,c(k+1)为第k+1时刻第n个储能电池组可接纳的放电功率，Pm,dis,c(k+1)为第k+1时刻第m个储能电池组可提供的放电功率，Pl,dis,c(k+1)为第k+1时刻第l个储能电池组可提供的放电功率，Pi,dis,c(k+1)为第k+1时刻第i个储能电池组可提供的放电功率。
10.一种光储充电站调度装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定单元，用于根据当前时刻光储充电站的功率数据确定下一时刻光储充电站中储能系统工作功率；
第二确定单元，用于根据所述下一时刻光储充电站中储能系统工作功率确定下一时刻光储充电站的调度方案；
调度单元，用于基于所述下一时刻光储充电站的调度方案，在下一时刻对所述光储充电站进行调度；
其中，所述功率数据包括：光储充电站与电网的交互功率、光储充电站中储能系统的工作功率和光储充电站中储能系统的荷电状态。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111711209A (zh) * 2020-06-17 2020-09-25 深圳库博能源科技有限公司 基于储能寿命和调频性能的光储充联合运行方法及系统

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