CN111340315A - 一种电网侧储能优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网侧储能优化方法及系统。该方法包括：获取电网侧储能数据，根据电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；根据目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化。采用本发明的方法及系统，能够合理配置储能，减少资源浪费，降低储能成本。
Description
技术领域
本发明涉及电网侧储能技术领域，特别是涉及一种电网侧储能优化方法及系统。
背景技术
大规模储能技术在电力系统中的应用越来越广泛，储能在电力系统中的规划问题引来越来越多的关注，但是传统的电网侧储能优化方法配置储能不合理，导致电网资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种合理配置储能的电网侧储能优化方法及系统，减少资源浪费。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电网侧储能优化方法，包括：
获取电网侧储能数据；
根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；所述目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；
根据所述目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化；所述约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
可选的，
所述电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
可选的，所述根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数，具体包括：
获取所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷；
根据所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益；
获取所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率；
根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益；
获取所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力；
根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本；
获取所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率；
根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本；
将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
可选的，
根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率；
所述根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益，具体包括：
根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样时间，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电场，Δt为采样时间间隔，Cw为风电电价；
所述根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本，具体包括：
根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机；
所述根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本，具体包括：
根据如下公式确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本Cinvest：
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，pt,k,es为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能；
所述将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数，具体包括：
根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
可选的，
所述潮流约束，公式如下：
所述节点电压约束，公式如下：
所述火电机组出力约束，公式如下：
所述风电出力约束，公式如下：
所述线路容量约束，公式如下：
所述储能功率约束，公式如下：
所述储能容量约束，公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
本发明还提供一种电网侧储能优化系统，包括：
电网侧储能数据获取模块，用于获取电网侧储能数据；
电网侧储能优化目标函数确定模块，用于根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；所述目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；
电网侧储能优化模块，用于根据所述目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化；所述约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
可选的，
所述电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
可选的，所述电网侧储能优化目标函数确定模块，具体包括：
延缓输电网升级改造数据获取单元，用于获取所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷；
储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，用于根据所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益；
风电消纳数据获取单元，用于获取所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率；
提升风电消纳收益确定单元，用于根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益；
储能调峰数据获取单元，用于获取所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力；
储能调峰减少环境成本确定单元，用于根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本；
储能系统寿命数据获取单元，用于获取所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率；
储能全寿命周期每年成本确定单元，用于根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本；
电网侧储能优化目标函数确定单元，用于将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
可选的，
所述储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，具体包括：
储能系统延缓输电网升级改造收益确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率；
所述提升风电消纳收益确定单元，具体包括：
提升风电消纳收益确定子单元，用于根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样时间，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电场，Δt为采样时间间隔，CW为风电电价；
所述储能调峰减少环境成本确定单元，具体包括：
储能调峰减少环境成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机；
所述储能全寿命周期每年成本确定单元，具体包括：
储能全寿命周期每年成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本Cinvest：
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，Pt,k,es为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能；
所述电网侧储能优化目标函数确定单元，具体包括：
电网侧储能优化目标函数确定子单元，用于根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
可选的，
所述潮流约束，公式如下：
所述节点电压约束，公式如下：
所述火电机组出力约束，公式如下：
所述风电出力约束，公式如下：
所述线路容量约束，公式如下：
所述储能功率约束，公式如下：
所述储能容量约束，公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种电网侧储能优化方法及系统，获取电网侧储能数据，根据电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；根据目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化，能够合理配置储能，减少资源浪费，降低储能成本。
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他的附图。
图1为本发明实施例中电网侧储能优化方法流程图；
图2为本发明实施例中基于天牛须搜索算法的优化流程图；
图3为本发明实施例中电网侧储能优化系统结构图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种合理配置储能的电网侧储能优化方法及系统，减少资源浪费。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
图1为本发明实施例中电网侧储能优化方法流程图，如图1所示，本发明提供一种电网侧储能优化方法，包括：
步骤101：获取电网侧储能数据。
电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
步骤102：根据电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素。
步骤102，具体包括：
获取无储能时线路最大负荷和有储能时线路峰值负荷。
根据无储能时线路最大负荷和有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益。
根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率。
获取与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率。
根据与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益。
根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样点数，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电，Δt为采样时间间隔，CW为风电电价。
获取不加储能时火电机组有功出力和加入储能后火电机组有功出力。
根据不加储能时火电机组有功出力和加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本。
根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机。
获取储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
根据储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本。
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，Pt,k,es为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能。
将储能系统延缓输电网升级改造收益、提升风电消纳收益和储能调峰减少的环境成本之和与储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
步骤103：根据目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化。
约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
潮流约束公式如下：
节点电压约束公式如下：
火电机组出力约束公式如下：
风电出力约束公式如下：
线路容量约束公式如下：
储能功率约束公式如下：
储能容量约束公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
图2为基于天牛须搜索算法的优化流程图，如图2所示，基于天牛须搜索算法的优化求解方法步骤如下：
步骤1：输入网络参数包括线路参数，机组参数等并随机初始化天牛须朝向，并做归一化处理
其中，
表示天牛须朝向，rand(m,1)表示生成m行一列的随机向量，m表示空间维度，在储能问题中，天牛两须的坐标代表储能待求的安装位置和功率以及容量大小，即m＝3。
步骤2：生成天牛左右两须的坐标：
式中，x代表天牛坐标，t代表时刻，r代表右须，l代表左须，d代表左右两须的距离。
步骤3：根据两须的适应度值决定天牛下一步运动方向；适应度即目标函数，在满足约束条件的基础上判断左右须目标函数大小，天牛朝着目标函数更大的方向移动。若适应度值一样，则返回步骤1。
步骤4：更新天牛位置：
式中，λt表示t时刻的步长，sign为符号函数。
步骤5：设置迭代次数，达到迭代次数则算法结束。未达到迭代次数则返回步骤3。迭代结束则输出最大适应度下的储能规划结果。
图3为本发明实施例中电网侧储能优化系统结构图。如图3所示，一种电网侧储能优化系统，包括：
电网侧储能数据获取模块201，用于获取电网侧储能数据。
电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
电网侧储能优化目标函数确定模块202，用于根据电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素。
电网侧储能优化目标函数确定模块202，具体包括：
延缓输电网升级改造数据获取单元，用于获取无储能时线路最大负荷和有储能时线路峰值负荷。
储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，用于根据无储能时线路最大负荷和有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益。
储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，具体包括：
储能系统延缓输电网升级改造收益确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率。
风电消纳数据获取单元，用于获取与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率。
提升风电消纳收益确定单元，用于根据与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益。
提升风电消纳收益确定单元，具体包括：
提升风电消纳收益确定子单元，用于根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样点数，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电，Δt为采样时间间隔，CW为风电电价。
储能调峰数据获取单元，用于获取不加储能时火电机组有功出力和加入储能后火电机组有功出力。
储能调峰减少环境成本确定单元，用于根据不加储能时火电机组有功出力和加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本。
储能调峰减少环境成本确定单元，具体包括：
储能调峰减少环境成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机。
储能系统寿命数据获取单元，用于获取储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
储能全寿命周期每年成本确定单元，用于根据储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本。
储能全寿命周期每年成本确定单元，具体包括：
储能全寿命周期每年成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本Cinvest：
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，Pt,k,e为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能。
电网侧储能优化目标函数确定单元，用于将储能系统延缓输电网升级改造收益、提升风电消纳收益和储能调峰减少的环境成本之和与储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
电网侧储能优化目标函数确定单元，具体包括：
电网侧储能优化目标函数确定子单元，用于根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
电网侧储能优化模块203，用于根据目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化；约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
潮流约束公式如下：
节点电压约束公式如下：
火电机组出力约束公式如下：
风电出力约束公式如下：
线路容量约束公式如下：
储能功率约束公式如下：
储能容量约束公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电网侧储能优化方法，其特征在于，包括：
获取电网侧储能数据；
根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；所述目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；
根据所述目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化；所述约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
2.根据权利要求1所述的电网侧储能优化方法，其特征在于，
所述电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
3.根据权利要求2所述的电网侧储能优化方法，其特征在于，所述根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数，具体包括：
获取所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷；
根据所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益；
获取所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率；
根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益；
获取所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力；
根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本；
获取所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率；
根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本；
将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
4.根据权利要求3所述的电网侧储能优化方法，其特征在于，
所述根据所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益，具体包括：
根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率；
所述根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益，具体包括：
根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样时间，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电场，Δt为采样时间间隔，Cw为风电电价；
所述根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本，具体包括：
根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机；
所述根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本，具体包括：
根据如下公式确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本Cinvest：
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，pt,k,es为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能；
所述将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数，具体包括：
根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
5.根据权利要求4所述的电网侧储能优化方法，其特征在于，
所述潮流约束，公式如下：
所述节点电压约束，公式如下：
所述火电机组出力约束，公式如下：
所述风电出力约束，公式如下：
所述线路容量约束，公式如下：
所述储能功率约束，公式如下：
所述储能容量约束，公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
6.一种电网侧储能优化系统，其特征在于，包括：
电网侧储能数据获取模块，用于获取电网侧储能数据；
电网侧储能优化目标函数确定模块，用于根据所述电网侧储能数据确定电网侧储能优化目标函数；所述目标函数考虑了延缓输电网升级改造因素、风电消纳因素、储能调峰因素和储能系统寿命因素；
电网侧储能优化模块，用于根据所述目标函数和约束条件对电网侧储能配置采用天牛须搜索算法进行优化；所述约束条件包括潮流约束、节点电压约束、火电机组出力约束、风电出力约束、线路容量约束、储能功率约束和储能容量约束。
7.根据权利要求6所述的电网侧储能优化系统，其特征在于，
所述电网侧储能数据，具体包括：无储能时线路最大负荷、有储能时线路峰值负荷、与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率、不加储能时火电机组有功出力、加入储能后火电机组有功出力、储能系统额定功率、储能系统额定容量和储能系统放电功率。
8.根据权利要求7所述的电网侧储能优化系统，其特征在于，所述电网侧储能优化目标函数确定模块，具体包括：
延缓输电网升级改造数据获取单元，用于获取所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷；
储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，用于根据所述无储能时线路最大负荷和所述有储能时线路峰值负荷确定储能系统延缓输电网升级改造收益；
风电消纳数据获取单元，用于获取所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率；
提升风电消纳收益确定单元，用于根据所述与不加储能相比加入储能后使电网多接纳的风电功率确定提升风电消纳收益；
储能调峰数据获取单元，用于获取所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力；
储能调峰减少环境成本确定单元，用于根据所述不加储能时火电机组有功出力和所述加入储能后火电机组有功出力确定储能调峰减少的环境成本；
储能系统寿命数据获取单元，用于获取所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率；
储能全寿命周期每年成本确定单元，用于根据所述储能系统额定功率、所述储能系统额定容量和所述储能系统放电功率确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本；
电网侧储能优化目标函数确定单元，用于将所述储能系统延缓输电网升级改造收益、所述提升风电消纳收益和所述储能调峰减少的环境成本之和与所述储能系统全寿命周期平均到每年的成本差值的最大值作为电网侧储能优化目标函数。
9.根据权利要求8所述的电网侧储能优化系统，其特征在于，
所述储能系统延缓输电网升级改造收益确定单元，具体包括：
储能系统延缓输电网升级改造收益确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统延缓输电网升级改造收益y1：
其中，
式中，Nl为总线路数，Pl max为无储能时线路l的最大负荷，
为有储能时线路l的峰值负荷，i0为预期收益率，Δn为储能系统用于延缓输电网升级改造年限，λl为输电线路单位扩建成本，γ为储能系统削峰率，λ为负荷年增长率；
所述提升风电消纳收益确定单元，具体包括：
提升风电消纳收益确定子单元，用于根据如下公式确定提升风电消纳收益y2：
式中，T为电网典型负荷日内的采样时间，ft,w为与不加储能相比加入储能后t时刻使电网多接纳的风电功率，w为风电场，Δt为采样时间间隔，CW为风电电价；
所述储能调峰减少环境成本确定单元，具体包括：
储能调峰减少环境成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能调峰减少的环境成本y3：
式中，Ng为火电机组的总个数，Pt,a,g为不加储能时t时刻火电机组a的有功出力，
为加入储能后t时刻火电机组a的有功出力，da为火电机组a的SO2排放系数，ka为火电机组a的SO2排污成本，g为火电机组中的发电机；
所述储能全寿命周期每年成本确定单元，具体包括：
储能全寿命周期每年成本确定子单元，用于根据如下公式确定储能系统全寿命周期平均到每年的成本Cinvest：
式中，CP为储能单位功率成本，Pes为储能系统额定功率，CE为储能单位容量成本，Ees为储能系统额定容量，n为储能系统寿命年限，M为单位放电电量的运行维护成本，Nes为储能系统的总个数，Pt,k,es为t时刻储能系统k的放电功率，es为储能；
所述电网侧储能优化目标函数确定单元，具体包括：
电网侧储能优化目标函数确定子单元，用于根据如下公式确定电网侧储能优化目标函数：
maxf＝y1+y2+y3-Cinvest。
10.根据权利要求9所述的电网侧储能优化系统，其特征在于，
所述潮流约束，公式如下：
所述节点电压约束，公式如下：
所述火电机组出力约束，公式如下：
所述风电出力约束，公式如下：
所述线路容量约束，公式如下：
所述储能功率约束，公式如下：
所述储能容量约束，公式如下：
式中，i，j均为电力系统节点，N表示电力系统节点总数，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻节点i的无功功率，
为t时刻的i节点电压值，
为t时刻的j节点电压值，Gij为i，j节点之间的电导，Bij为i，j节点之间的电纳，δij为i，j节点之间的相角差，Umin表示电压下限值，Umax表示电压上限值，
为t时刻发电机有功功率，
为发电机有功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻发电机无功功率，
为发电机无功功率下限值，
为发电机有功功率上限值，
为t时刻风电场w有功功率，
为风电场w有功功率下限值，
为风电场w有功功率上限值，
为t时刻i，j节点之间的线路容量，
为i，j节点之间的线路容量上限值，PES,s为安装储能节点s的储能功率；
为安装储能节点s的储能功率上限值，
为安装储能节点s的储能功率下限值，EES,s为安装储能节点s的储能容量，
为安装储能节点s的储能容量上限值，
为安装储能节点s的储能容量下限值。
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|---|---|---|---|
| CN202010284279.6A CN111340315A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种电网侧储能优化方法及系统 |
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