CN113610659B - 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法 - Google Patents

一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113610659B
CN113610659B CN202110484581.0A CN202110484581A CN113610659B CN 113610659 B CN113610659 B CN 113610659B CN 202110484581 A CN202110484581 A CN 202110484581A CN 113610659 B CN113610659 B CN 113610659B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
time
period
charging
capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110484581.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113610659A (zh
Inventor
叶林
程文丁
路朋
李卓
戴斌华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN202110484581.0A priority Critical patent/CN113610659B/zh
Publication of CN113610659A publication Critical patent/CN113610659A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113610659B publication Critical patent/CN113610659B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明为一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，首先根据用户侧历史用电数据，利用变时间窗方法得出有效的经济效益期和休整期，然后以经济效益最优建立休整期储能装置充电模型，根据邻值比较以及概率需求度的选取来确定所需储能容量，建立以经济损耗最小的容量配置模型，最后由每个时间段内的负荷电量所属容量区间来确定充放电时间，得到不同容量区间的调节效果并以此来微调下一阶段的充电时间。运用该方法对用户侧储能装置进行配置及运用，不仅可以为用户带来十分可观的经济效益，还可以在一定程度上减缓电网调峰调频压力，从而提升电网灵活性。

Description

一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法
技术领域
本发明涉及储能在用户侧的运用领域，特别是针对一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法。
背景技术
随着经济的迅速发展，国内用电负荷种类和用电成分日趋大规模化、复杂化，如果仅依靠通过电网调节来应对这种变化难免捉襟见肘，也很难同时满足各个用电负荷的用电要求；由于储能所具有的可突破时空约束进行电能供应以及电能消耗的特点，国内国外很多研究人员都对储能在解决供需电不平衡问题以及新能源消纳上寄予厚望。之前由于储能技术的不完善以及储能材料的局限性，导致储能还无法实现大规模的灵活安装应用，但近些年来由于材料学科的不断发展以及电力电子技术的突飞猛进，并且很多国家近些年发布了一系列政策来为储能的发展开辟道路，储能又再次作为拥有巨大潜力的研究点来应对电力负荷的复杂化和大量化的趋势特点。
目前，国外对于储能的应用已经较为广泛、成熟。比较典型的国家中，如荷兰是考虑到新能源发电不稳定，因此需要储能可突破时空约束的特点来平抑负荷曲线，以达到持续稳定供电的目的；而德国希望通过在用户侧安装储能+光伏的系统来应对分时电价从而实现用户侧和电网侧的双赢局面，其具体实施措施是在高电价时进行储能放电，在低电价时进行储能充电，同时还可以将储能作为一种调峰调频资源参与市场交易；国内对于储能的应用还主要集中于储能电站调频以及作为保证供电稳定的的后备能源；这种运用储能的方式对于储能潜力的开发不够完善，对于储能的容量要求较高但同时在使用频率以及使用深度上不够系统和完善，当所安装的储能装置容量过大时，容易造成储能装置的闲置浪费，而当所安装的储能装置容量过小时又无法让储能装置完成其最初的安装目的。
为了实现储能的进一步推广，我们必须从多头抓起，之前我们一直着眼于发电侧的储能，但实践证明，仅从发电侧入手，我们可以解决电力系统面的问题，但是我们依然难以解决电力系统中在负荷侧的一些点的突变，而电力系统出现的问题大多来源于点的突变无法平衡；所以如今我们需要从点抓起，利用储能将每一个小区域内的负荷点的突变给平衡掉，以此来降低电力系统的整体风险并同时减缓电网侧的调节压力，增加其灵活性。但目前关于用户侧这个点的储能配置及运用方式还研究较少，对于储能的经济性配置及精细化控制的研究更加是任重而道远，而这又对于让储能走进千家万户具有很大的实际意义。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法。该方法利用了用户侧历史用电数据来实现储能装置的容量配置以及定时调控，使储能装置不仅能够更好的满足用户侧的用电要求，还能有效地减轻电网侧的调峰调频压力，提高电网侧的灵活性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，包括以下步骤：
步骤A：将某一特定区域的用户侧历史用电数据，根据在预先设置的时长内用电情况趋于一致的原则，先运用时间窗口长度为K1的变时间窗方法划分出常规经济效益期和休整期；然后运用时间窗口长度为K2的变时间窗方法来排除一些异常用电情况以及经济效益期和休整期衔接处所产生的一些影响，最后得出有效的经济效益期和休整期；
步骤B：对于休整期，因为休整期负荷一直处于无能耗或能耗较低的阶段，因此可利用休整期对储能装置进行充电；为进一步提高经济效益，将休整期负荷点所处时间段根据实时电价划分为高电价阶段和低电价阶段，利用低电价阶段给储能装置进行充电，以经济效益最优建立休整期储能装置充电模型；
步骤C：对于经济效益期，用邻值比较法取出一段高峰用电最密集且用电情况最复杂的时间段T，根据时间段T内用电负荷的高负荷点所组成的概率需求度的选取来确定对于储能装置的储能容量需求，再结合储能装置的自身特点，建立以经济损耗最小的储能容量配置模型，最终确定合理的储能容量配置；
步骤D：在储能容量已经配置好的情况下，再次利用时间段T将其均分为N个间距为N/T的小时间段，其中第k个时间段记为Tk，k＝1,2…,N；通过将每个Tk时间段内的负荷用电量落在的容量区间来确定储能装置的充放电及充放电持续时间；其中，容量区间的划分根据时间段T内的用电特征来确定，通过把时间段T内的用电特征进行分析从而得到多个高耗能点的负荷用电量，每两点之间为一个容量区间；
步骤E：得到不同容量区间的调节结果，并通过对容量区间的分析来实现对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调，从而使得储能装置的充放电方式更加符合用户侧的用电情况。
在上述方案的基础上，步骤A中，划分出常规经济效益期和休整期的具体过程为：
A1.从用户侧历史用电数据中截取一段时长为T的时间段，再将时间段T按时间顺序等分成时间长度为K1的N个时间段，定义每个时间段的时间长度K1为固定时间窗口的长度，则共有N个固定时间窗口；
A2.计算出第i个固定时间窗口内的平均每小时用电量其中i＝1,2…,N，将与时间段T内的平均每小时用电量/>进行比较，若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于经济效益时间段，记为/>若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于休整时间段，记为/>则经济效益时间段之和和休整时间段之和记为：
式中，表示经济效益时间段之和，为总的经济效益期，/>表示休整时间段之和，为总的休整期；
A3.分别计算出经济效益时间段和休整时间段内每小时用电量平均值和/>然后用时间长度为K2的时间窗口按时间顺序依次提取m个时间窗口内的经济效益时间段和休整时间段内的用电量，K2由经验与现场结合进行设定，计算第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>其中0≤j≤m，/>与经济效益时间段的每小时平均用电量/>的平方差之和小于U值的时间段称为有效经济效益时间段，将第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>与/>的平方差之和大于V值的时间段称为有效休整时间段；U、V根据实际情况确定，其余时间段称为过渡时间段，因为过渡时间段很少，无法构成一个特征较强的可供有效分析的时间周期，故为无效时间段，舍去不计，具体公式如下：
式中，表示总的有效的经济效益期，/>表示总的有效的休整期，K2的单位为小时；sign(i)表示一个符号函数，当/>时，sign(i)＝1；当/>时，sign(i)＝0；同理，当/>时，sign(j)＝1；当/>时，sign(j)＝0。
在上述方案的基础上，步骤B中，对于休整期，将休整期负荷点所处时间段根据实时电价划分为高电价阶段和低电价阶段后，当运用低电价阶段给储能装置充电以谋求经济效益的过程中，充电时间与储能容量和经济效益成正相关，而储能功率的高低则直接影响着储能配置及其周边电子器件的价格，因此越高的功率代表着越高的耗费；因此建立休整期储能装置充电模型，解决如何最大程度的利用低电价阶段给储能装置进行充电，所建立的充电模型如下：
目标函数为：
充电时所受到的约束条件为：
式中，M表示所配置的储能运用低电价阶段进行充电所产生的经济效益，TL表示低电价段充电总时长，RL表示低电价阶段的储能装置配置的容量，表示储能装置所能接受的充电功率，λ表示低电价段充电总时长的权重系数，β表示低电价段的储能装置配置的容量的权重系数，υ表示低电价段的充电功率的权重系数，/>和/>分别表示储能容量的上下限；/>和/>分别表示储能装置所能接受的充电功率的上下限；TV、TH、TL分别表示休整期时长、高电价时间段、低电价时间段；P表示充放电时的功率。
在上述方案的基础上，步骤C中，邻值比较法指，比较相邻的两个用电量的高低，如果二者之差的绝对值在X范围内，则两个用电量的值均可取；若二者绝对值之差在Z范围内，则用电量的取值为二者平均值，若二者之差既不在X范围也不在Z范围内，则二者皆不取；其中X范围和Z范围可以根据极大值点和极小值点的差值来划分。采取这种取值方法可以排除一些异常的用电数据点；
概率需求度方法是指，把高负荷点根据绝对值大小划分为不同区间，按照各区间内的负荷点的数量来分配概率度，各区间概率度之和为1；当概率需求度为1时，即所需配置的容量需满足全部负荷点要求，当概率需求度为0.95时，即所需配置的容量需满足95％的负荷点要求；通过实际情况来选取不同的概率需求度，从而确定对于储能容量为需求E，之后结合储能装置自身特点建立模型，求解出最终的储能容量配置；
所述储能容量配置模型为：
约束条件如下：
式中，M2表示配置储能容量过程中的经济效益，n表示储能装置运用年限，e为自然底数，ξ1表示实际储能容量配置下的收益系数，ξ2表示在已配置的充放电功率下的收益系数，Rsj、分别表示实际储能容量、在实际储能容量下的充放电效率、放电功率、充电功率，λ1表示配置实际储能容量的耗资系数，λ2表示充放电效率为/>时的耗资系数，λ3表示充放电功率的耗资系数，/>和/>分别表示储能容量上下限，/>和/>分别表示充电功率上下限，/>和/>分别表示发电功率上下限。
在上述方案的基础上，步骤D中，在储能容量已经配置好的情况下，通过对Tk/N时间段内的功率进行积分再平均的方法求出该时间段内的平均负荷量ΔW，之后根据ΔW的所属容量区间判定储能装置是充电还是放电及各自的持续时间；
其中ΔW的计算方法如下，
容量区间划分的形式如下：
△W∈[Wa,Wb1)时，储能电源放电时长为t1
△W∈[Wb1,Wb2)时，储能电源放电时长为t2
△W∈[Wb2,Wb3)时，储能电源放电时长为t3
△W∈[Wb3,+∞)时，储能电源放电时长为t4
△W∈[Wc1,Wa)时，储能电源充电时长为t1'
△W∈[Wc2,Wc1)时，储能电源充电时长为t2'
△W∈[Wc3,Wc2)时，储能电源充电时长为t3'
△W∈[0,Wc3)时，储能电源充电时长为t4'；
其中，Wa、Wb1、Wb2、Wb3、Wc1、Wc2、Wc3分别为经概率统计得出的按照负荷用电量高低的阶梯分布形式，其中，Wa决定储能装置是处于充电状态还是放电状态，Wb1、Wb2、Wb3决定放电的持续时间，Wc1、Wc2、Wc3决定充电的持续时间；t1、t2、t3、t4表示放电时间，t1'、t2'、t3'、t4'表示充电时间；P表示充放电时的功率；为书写简便，只对充放电各设置四个阶梯，如果希望能够对储能装置实现更加精细化的调控，可以设置更小间隔下的更多的阶梯。
在上述方案的基础上，步骤E中，对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调的具体方法为：通过对储能装置参与后的负荷用电量进行评价，其评价结果根据经储能装置平抑后的负荷用电量高低分为储能平抑正常、储能平抑偏高、储能平抑偏低三种情况，对于正常的情况，无需改变下一阶段的充放电时间，对于储能平抑偏高的情况，需要把下一阶段的放电时间减少Δt，对于储能平抑偏低的情况，需要把下一阶段的放电时间增加Δt，Δt根据实际情况进行确定。通过这种反馈调节的方式，可以使得用户侧储能的工作效果更加有效。
上述的偏高，正常，偏低都表示一个经储能装置平抑后的负荷用电量范围。这个范围是根据经验和现场实际情况的结合来自己定义的。
本发明的有益效果如下：
为了实现储能的进一步推广，我们必须从多头抓起，之前我们一直着眼于发电侧的储能，但实践证明，仅从发电侧入手，我们可以解决电力系统面的问题，但是我们依然难以解决电力系统中在负荷侧的一些点的突变，而电力系统出现的问题大多来源于点的突变无法平衡；所以如今我们需要从点抓起，利用储能将每一个小区域内的负荷点的突变给平衡掉，以此来降低电力系统的整体风险并同时减缓电网侧的调节压力，增加其灵活性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明所述提升电网灵活性与经济性的变时间窗储能配置方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，包括以下步骤：
步骤A：将某一特定区域的用户侧历史用电数据，根据在预先设置的时长内用电情况趋于一致的原则，先运用时间窗口长度为K1的变时间窗方法划分出常规经济效益期和休整期；然后运用时间窗口长度为K2的变时间窗方法来排除一些异常用电情况以及经济效益期和休整期衔接处所产生的一些影响，最后得出有效的经济效益期和休整期；
步骤B：对于休整期，因为休整期负荷一直处于无能耗或能耗较低的阶段，因此可利用休整期对储能装置进行充电；为进一步提高经济效益，将休整期负荷点所处时间段根据实时电价划分为高电价阶段和低电价阶段，利用低电价阶段给储能装置进行充电，以经济效益最优建立休整期储能装置充电模型；
步骤C：对于经济效益期，用邻值比较法取出一段高峰用电最密集且用电情况最复杂的时间段T，根据时间段T内用电负荷的高负荷点所组成的概率需求度的选取来确定对于储能装置的储能容量需求，再结合储能装置的自身特点，建立以经济损耗最小的储能容量配置模型，最终确定合理的储能容量配置；
步骤D：在储能容量已经配置好的情况下，再次利用时间段T将其均分为N个间距为N/T的小时间段，其中第k个时间段记为Tk，k＝1,2…,N；通过将每个Tk时间段内的负荷用电量落在的容量区间来确定储能装置的充放电及充放电持续时间；其中，容量区间的划分根据时间段T内的用电特征来确定，通过把时间段T内的用电特征进行分析从而得到多个高耗能点的负荷用电量，每两点之间为一个容量区间；
步骤E：得到不同容量区间的调节结果，并通过对容量区间的分析来实现对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调，从而使得储能装置的充放电方式更加符合用户侧的用电情况。
在上述方案的基础上，步骤A中，划分出常规经济效益期和休整期的具体过程为：
A1.从用户侧历史用电数据中截取一段时长为T的时间段，再将时间段T按时间顺序等分成时间长度为K1的N个时间段，定义每个时间段的时间长度K1为固定时间窗口的长度，则共有N个固定时间窗口；
A2.计算出第i个固定时间窗口内的平均每小时用电量其中i＝1,2…,N，将与时间段T内的平均每小时用电量/>进行比较，若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于经济效益时间段，记为/>若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于休整时间段，记为/>则经济效益时间段之和和休整时间段之和记为：
式中，表示经济效益时间段之和，为总的经济效益期，/>表示休整时间段之和，为总的休整期；
A3.分别计算出经济效益时间段和休整时间段内每小时用电量平均值和/>然后用时间长度为K2的时间窗口按时间顺序依次提取m个时间窗口内的经济效益时间段和休整时间段内的用电量，K2由经验与现场结合进行设定，计算第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>其中0≤j≤m，/>与经济效益时间段的每小时平均用电量/>的平方差之和小于U值的时间段称为有效经济效益时间段，将第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>与/>的平方差之和大于V值的时间段称为有效休整时间段；其余时间段称为过渡时间段，因为过渡时间段很少，无法构成一个特征较强的可供有效分析的时间周期，故为无效时间段，舍去不计，具体公式如下：
式中，表示总的有效的经济效益期，/>表示总的有效的休整期，K2的单位为小时；sign(i)表示一个符号函数，当/>时，sign(i)＝1；当/>时，sign(i)＝0；同理，当/>时，sign(j)＝1；当/>时，sign(j)＝0。
在上述方案的基础上，步骤B中，对于休整期，将休整期负荷点所处时间段根据实时电价划分为高电价阶段和低电价阶段后，当运用低电价阶段给储能装置充电以谋求经济效益的过程中，充电时间与储能容量和经济效益成正相关，而储能功率的高低则直接影响着储能配置及其周边电子器件的价格，因此越高的功率代表着越高的耗费；因此建立休整期储能装置充电模型，解决如何最大程度的利用低电价阶段给储能装置进行充电，所建立的充电模型如下：
目标函数为：
充电时所受到的约束条件为：
式中，M表示所配置的储能运用低电价阶段进行充电所产生的经济效益，TL表示低电价段充电总时长，RL表示低电价阶段的储能装置配置的容量，表示储能装置所能接受的充电功率，λ表示低电价段充电总时长的权重系数，β表示低电价段的储能装置配置的容量的权重系数，υ表示低电价段的充电功率的权重系数，/>和/>分别表示储能容量的上下限；/>和/>分别表示储能装置所能接受的充电功率的上下限；TV、TH、TL分别表示休整期时长、高电价时间段、低电价时间段；P表示充放电时的功率。
在上述方案的基础上，步骤C中，邻值比较法指，比较相邻的两个用电量的高低，如果二者之差的绝对值在X范围内，则两个用电量的值均可取；若二者绝对值之差在Z范围内，则用电量的取值为二者平均值，若二者之差既不在X范围也不在Z范围内，则二者皆不取；其中X范围和Z范围可以根据极大值点和极小值点的差值来划分。采取这种取值方法可以排除一些异常的用电数据点；
概率需求度方法是指，把高负荷点根据绝对值大小划分为不同区间，按照各区间内的负荷点的数量来分配概率度，各区间概率度之和为1；当概率需求度为1时，即所需配置的容量需满足全部负荷点要求，当概率需求度为0.95时，即所需配置的容量需满足95％的负荷点要求；通过实际情况来选取不同的概率需求度，从而确定对于储能容量为需求E，之后结合储能装置自身特点建立模型，求解出最终的储能容量配置；
所述储能容量配置模型为：
约束条件如下：
式中，M2表示配置储能容量过程中的经济效益，n表示储能装置运用年限，e为自然底数，ξ1表示实际储能容量配置下的收益系数，ξ2表示在已配置的充放电功率下的收益系数，Rsj、分别表示实际储能容量、在实际储能容量下的充放电效率、放电功率、充电功率，λ1表示配置实际储能容量的耗资系数，λ2表示充放电效率为/>时的耗资系数，λ3表示充放电功率的耗资系数，/>和/>分别表示储能容量上下限，/>和/>分别表示充电功率上下限，/>和/>分别表示发电功率上下限。
在上述方案的基础上，步骤D中，在储能容量已经配置好的情况下，通过对Tk/N时间段内的功率进行积分再平均的方法求出该时间段内的平均负荷量ΔW，之后根据ΔW的所属容量区间判定储能装置是充电还是放电及各自的持续时间；
其中ΔW的计算方法如下，
容量区间划分的形式如下：
△W∈[Wa,Wb1)时，储能电源放电时长为t1
△W∈[Wb1,Wb2)时，储能电源放电时长为t2
△W∈[Wb2,Wb3)时，储能电源放电时长为t3
△W∈[Wb3,+∞)时，储能电源放电时长为t4
△W∈[Wc1,Wa)时，储能电源充电时长为t1'
△W∈[Wc2,Wc1)时，储能电源充电时长为t2'
△W∈[Wc3,Wc2)时，储能电源充电时长为t3'
△W∈[0,Wc3)时，储能电源充电时长为t4'；
其中，Wa、Wb1、Wb2、Wb3、Wc1、Wc2、Wc3分别为经概率统计得出的按照负荷用电量高低的阶梯分布形式，其中，Wa决定储能装置是处于充电状态还是放电状态，Wb1、Wb2、Wb3决定放电的持续时间，Wc1、Wc2、Wc3决定充电的持续时间；t1、t2、t3、t4表示放电时间，t1'、t2'、t3'、t4'表示充电时间；P表示充放电时的功率；为书写简便，只对充放电各设置四个阶梯，如果希望能够对储能装置实现更加精细化的调控，可以设置更小间隔下的更多的阶梯。
在上述方案的基础上，步骤E中，对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调的具体方法为：通过对储能装置参与后的负荷用电量进行评价，其评价结果根据经储能装置平抑后的负荷用电量高低分为储能平抑正常、储能平抑偏高、储能平抑偏低三种情况，对于正常的情况，无需改变下一阶段的充放电时间，对于储能平抑偏高的情况，需要把下一阶段的放电时间减少Δt，对于储能平抑偏低的情况，需要把下一阶段的放电时间增加Δt。通过这种反馈调节的方式，可以使得用户侧储能的工作效果更加有效。
上述的偏高，正常，偏低都表示一个经储能装置平抑后的负荷用电量范围。这个范围是根据经验和现场实际情况的结合来自己定义的。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将某一特定区域的用户侧历史用电数据，根据在预先设置的时长内用电情况趋于一致的原则，先运用时间窗口长度为K1的变时间窗方法划分出常规经济效益期和休整期；然后运用时间窗口长度为K2的变时间窗方法来排除异常用电情况以及经济效益期和休整期衔接处所产生的影响，最后得出有效的经济效益期和休整期；
步骤B：对于休整期，将休整期负荷点所处时间段根据实时电价划分为高电价阶段和低电价阶段，利用低电价阶段给储能装置进行充电，以经济效益最优建立休整期储能装置充电模型；
步骤C：对于经济效益期，用邻值比较法取出一段高峰用电最密集且用电情况最复杂的时间段T，根据时间段T内用电负荷的高负荷点所组成的概率需求度的选取来确定对于储能装置的储能容量需求，再结合储能装置的自身特点，建立以经济损耗最小的储能容量配置模型，最终确定合理的储能容量配置；
步骤D：在储能容量配置好的情况下，将时间段T均分为N个间距为N/T的小时间段，其中第k个时间段记为Tk，k＝1,2…,N；通过将每个Tk时间段内的负荷用电量落在的容量区间来确定储能装置的充放电及充放电持续时间；其中，容量区间的划分根据时间段T内的用电特征来确定，通过把时间段T内的用电特征进行分析从而得到多个高耗能点的负荷用电量，每两点之间为一个容量区间；
步骤E：得到不同容量区间的调节结果，并通过对容量区间的分析来实现对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调，从而使得储能装置的充放电方式更加符合用户侧的用电情况；
步骤A中，划分出常规经济效益期和休整期的具体过程为：
A1.从用户侧历史用电数据中截取一段时长为T的时间段，再将时间段T按时间顺序等分成时间长度为K1的N个时间段，定义每个时间段的时间长度K1为固定时间窗口的长度，则共有N个固定时间窗口；
A2.计算出第i个固定时间窗口内的平均每小时用电量其中i＝1,2…,N，将/>与时间段T内的平均每小时用电量/>进行比较，若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于经济效益时间段，记为/>若/>则第i个固定时间窗口内的时间段属于休整时间段，记为/>则经济效益时间段之和和休整时间段之和记为：
式中，表示经济效益时间段之和，为总的经济效益期，/>表示休整时间段之和，为总的休整期；
A3.分别计算出经济效益时间段和休整时间段内每小时用电量平均值和/>然后用时间长度为K2的时间窗口按时间顺序依次提取m个时间窗口内的经济效益时间段和休整时间段内的用电量，计算第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>其中0≤j≤m，/>与经济效益时间段的每小时平均用电量/>的平方差之和小于U值的时间段称为有效经济效益时间段，将第j个时间窗口内的每小时用电量平均值/>与/>的平方差之和大于V值的时间段称为有效休整时间段；其余时间段称为过渡时间段，舍去不计，具体公式如下：
式中，表示总的有效的经济效益期，/>表示总的有效的休整期，K2的单位为小时；sign(i)表示一个符号函数，当/>时，sign(i)＝1；当/>时，sign(i)＝0；同理，当/>时，sign(j)＝1；当/>时，sign(j)＝0；
步骤B中，所建立的充电模型如下：
目标函数为：
充电时所受到的约束条件为：
式中，M表示所配置的储能运用低电价阶段进行充电所产生的经济效益，TL表示低电价段充电总时长，RL表示低电价阶段的储能装置配置的容量，表示储能装置所能接受的充电功率，λ表示低电价段充电总时长的权重系数，β表示低电价段的储能装置配置的容量的权重系数，υ表示低电价段的充电功率的权重系数，/>和/>分别表示储能容量的上下限；和/>分别表示储能装置所能接受的充电功率的上下限；TV、TH、TL分别表示休整期时长、高电价时间段、低电价时间段；P表示充放电时的功率；
步骤C中，所述储能容量配置模型为：
约束条件如下：
式中，M2表示配置储能容量过程中的经济效益，n表示储能装置运用年限，e为自然底数，ξ1表示实际储能容量配置下的收益系数，ξ2表示在已配置的充放电功率下的收益系数，Rsj、分别表示实际储能容量、在实际储能容量下的充放电效率、放电功率、充电功率，λ1表示配置实际储能容量的耗资系数，λ2表示充放电效率为/>时的耗资系数，λ3表示充放电功率的耗资系数，/>和/>分别表示储能容量上下限，/>和/>分别表示充电功率上下限，/>和/>分别表示发电功率上下限。
2.如权利要求1所述的提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，其特征在于，步骤D中，在储能容量已经配置好的情况下，通过对Tk/N时间段内的功率进行积分再平均的方法求出该时间段内的平均负荷量ΔW，之后根据ΔW的所属容量区间判定储能装置是充电还是放电及各自的持续时间；
其中ΔW的计算方法如下，
容量区间划分的形式如下：
△W∈[Wa,Wb1)时，储能电源放电时长为t1
△W∈[Wb1,Wb2)时，储能电源放电时长为t2
△W∈[Wb2,Wb3)时，储能电源放电时长为t3
△W∈[Wb3,+∞)时，储能电源放电时长为t4
△W∈[Wc1,Wa)时，储能电源充电时长为t1'
△W∈[Wc2,Wc1)时，储能电源充电时长为t2'
△W∈[Wc3,Wc2)时，储能电源充电时长为t3'
△W∈[0,Wc3)时，储能电源充电时长为t4'；
其中，Wa、Wb1、Wb2、Wb3、Wc1、Wc2、Wc3分别为经概率统计得出的按照负荷用电量高低的阶梯分布形式，其中，Wa决定储能装置是处于充电状态还是放电状态，Wb1、Wb2、Wb3决定放电的持续时间，Wc1、Wc2、Wc3决定充电的持续时间；t1、t2、t3、t4表示放电时间，t1'、t2'、t3'、t4'表示充电时间；P表示充放电时的功率。
3.如权利要求2所述的提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法，其特征在于，对下一阶段中各个容量区间内设置的充电时间的微调的具体方法为：通过对储能装置参与后的负荷用电量进行评价，其评价结果根据经储能装置平抑后的负荷用电量高低分为储能平抑正常、储能平抑偏高、储能平抑偏低三种情况，对于正常的情况，无需改变下一阶段的充放电时间，对于储能平抑偏高的情况，需要把下一阶段的放电时间减少Δt，对于储能平抑偏低的情况，需要把下一阶段的放电时间增加Δt。
CN202110484581.0A 2021-04-30 2021-04-30 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法 Active CN113610659B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110484581.0A CN113610659B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110484581.0A CN113610659B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113610659A CN113610659A (zh) 2021-11-05
CN113610659B true CN113610659B (zh) 2023-12-19

Family

ID=78303384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110484581.0A Active CN113610659B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113610659B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1008922A1 (fr) * 1998-12-09 2000-06-14 Bour, Henri Procédé de régulation de la charge d'au moins un dispositif de chauffage en particulier électrique à accumulation, et ou de la charge de la capacité thermique des éléments de construction et d'équipement, dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
KR20150037281A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 한국전력공사 에너지 저장 시스템을 이용한 전력 판매 수익 개선 장치 및 그 방법
WO2017161785A1 (zh) * 2016-03-23 2017-09-28 严利容 基于储能运行状态的光伏功率稳定输出控制方法
KR101815399B1 (ko) * 2016-12-01 2018-01-31 오씨아이 주식회사 전력 입찰 용량 설정 시스템 및 그 방법
CN110502814A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 国家电网有限公司 考虑储能和负荷管理技术的主动配电网多目标规划方法
CN111064209A (zh) * 2019-12-09 2020-04-24 国网江苏省电力有限公司 一种综合储能优化配置方法和系统
CN111244993A (zh) * 2020-01-21 2020-06-05 国网湖南省电力有限公司 一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法
CN112132638A (zh) * 2020-10-22 2020-12-25 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种储能上网定价系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993522B (zh) * 2015-06-30 2018-01-19 中国电力科学研究院 一种基于mpc的主动配电网多时间尺度协调优化调度方法
CN109462231B (zh) * 2018-11-15 2020-09-01 合肥工业大学 居民微电网的负荷优化调度方法、系统和存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1008922A1 (fr) * 1998-12-09 2000-06-14 Bour, Henri Procédé de régulation de la charge d'au moins un dispositif de chauffage en particulier électrique à accumulation, et ou de la charge de la capacité thermique des éléments de construction et d'équipement, dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
KR20150037281A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 한국전력공사 에너지 저장 시스템을 이용한 전력 판매 수익 개선 장치 및 그 방법
WO2017161785A1 (zh) * 2016-03-23 2017-09-28 严利容 基于储能运行状态的光伏功率稳定输出控制方法
KR101815399B1 (ko) * 2016-12-01 2018-01-31 오씨아이 주식회사 전력 입찰 용량 설정 시스템 및 그 방법
CN110502814A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 国家电网有限公司 考虑储能和负荷管理技术的主动配电网多目标规划方法
CN111064209A (zh) * 2019-12-09 2020-04-24 国网江苏省电力有限公司 一种综合储能优化配置方法和系统
CN111244993A (zh) * 2020-01-21 2020-06-05 国网湖南省电力有限公司 一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法
CN112132638A (zh) * 2020-10-22 2020-12-25 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种储能上网定价系统及方法

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Economic evaluation method of battery energy storage system in peak load shifting;HAN Xiaojuan等;《Acta Energiae Solaris Sinica》;全文 *
一种新的基于需求侧响应下光储微电网运行策略;李丙才;张小勇;陈敏勇;穆书航;;电子测试(第02期);全文 *
两部制电价激励下的家庭储能优化配置及经济性分析;徐培栋;陈丽;薛皓;张晗;;中国科技论文(第11期);全文 *
基于成本分析的用户侧储能方案经济性评估模型研究;宋远军;何凯;石进永;柯慧敏;;电器与能效管理技术(第05期);全文 *
张小勇 ; 李文明 ; 张继威 ; 李丙才 ; 穆书航 ; .新的基于需求侧响应下的光储微电网运行策略.现代制造技术与装备.2020,(第02期),全文. *
徐培栋 ; 陈丽 ; 薛皓 ; 张晗 ; .两部制电价激励下的家庭储能优化配置及经济性分析.中国科技论文.2018,(第11期),全文. *
新的基于需求侧响应下的光储微电网运行策略;张小勇;李文明;张继威;李丙才;穆书航;;现代制造技术与装备(第02期);全文 *
曹锐鑫 ; 张瑾 ; 朱嘉坤 ; .用户侧电化学储能装置最优系统配置与充放电策略研究.储能科学与技术.2020,(第06期),全文. *
用户侧电化学储能装置最优系统配置与充放电策略研究;曹锐鑫;张瑾;朱嘉坤;;储能科学与技术(第06期);全文 *
用户侧电池储能配置优化方案研究;严鹏;王坤;何凯;;电器与能效管理技术(第05期);全文 *
计及最优储能容量的家庭微网能量策略研究;陈理宁;杨俊杰;;仪表技术(第03期);全文 *
陈理宁 ; 杨俊杰 ; .计及最优储能容量的家庭微网能量策略研究.仪表技术.2020,(第03期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113610659A (zh) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109802396B (zh) 一种基于电压灵敏度配置的光伏台区电能质量治理系统
CN105896582A (zh) 一种微网储能容量优化配置方法
CN110135662B (zh) 一种考虑减小峰谷差的储能选址定容多目标优化方法
CN108876000A (zh) 一种光伏充电站光、储、变压器容量协调优化配置方法
CN104410094B (zh) 一种电池储能电站的有功功率分配方法
CN106505604B (zh) 接入区域配电网的光伏储能联合运行单元优化配置方法
CN111092451B (zh) 一种基于配电网网格的光伏消纳预警方法
CN109066743B (zh) 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统
CN111313444A (zh) 一种面向高密度光伏配网台区侧的储能系统优化配置方法
CN111009912B (zh) 一种基于配电网场景下的火电厂储能配置系统及策略
CN116054213A (zh) 一种基于集群划分的分布式储能群间协同的电压控制方法
CN114336658B (zh) 一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法
CN112821444A (zh) 一种分布式光伏发电的源网荷协调分析控制方法
CN113675846A (zh) 基于聚合效应的配电网分布式储能优化调度方法
CN108390387A (zh) 一种动态自律分散协调的源荷调峰控制方法
CN113610659B (zh) 一种提升电网灵活性与经济性的多时间窗储能配置方法
CN110707685A (zh) 一种配电网电能质量节能增效方案优选方法
CN103763761B (zh) 太阳能基站能量供给的处理方法
CN115099489B (zh) 一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法
CN109510242B (zh) 一种微电网储能系统配置优化方法及存储介质
Pippi et al. Assessing the provision of ancillary services considering BES capacity degradation
CN107038510A (zh) 一种基于需求响应实施效果评估的商业建筑响应容量分配方法
CN109004642A (zh) 用于平抑分布式电源功率波动的配网分布式储能评价方法
CN113690925B (zh) 一种基于微电网的能量交互优化方法及系统
CN108736496A (zh) 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

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant