[发明专利]一种计及全寿命周期成本的配电网储能优化配置方法

权利要求书

1.一种计及全寿命周期成本的配电网储能优化配置方法，其特征在于，包括按顺序进行的下列两个阶段的优化：

第一阶段、对备选点进行优化：确定配电网预选配置储能位置并通过遗传算法和模拟退火算法对备选节点进行筛选，并最终输出储能应定安装节点以及样本周期内各安装节点储能各时刻运行功率和最小安装容量；

第二阶段、对第一阶段确定的各安装的最小容量进行经济性优化：基于第一阶段最终输出的储能应定安装节点以及各节点储能样本周期内运行功率和最小安装容量，考虑储能的使用寿命并通过遗传算法和模拟退火算法优化出全寿命周期成本最小的储能容量配置。

2.根据权利要求1所述计及全寿命周期成本的配电网储能优化配置方法，其特征在于，第一阶段包括按顺序进行的以下步骤：

步骤1-1、确定配电网预选配置储能位置，包括：主变电站、馈线终端、分布式电源母线和需要不间断供电的负荷及Ⅰ级负荷节点和Ⅱ级负荷节点，并采用遗传算法对上述确定的储能位置其相应位置上的储能出力功率进行编码；

步骤1-2、以储能在t时刻出力功率为额定功率，以此时刻满足储能出力的储能容量为额定容量，考虑储能的安装成本根据式(1)计算储能成本Cost1，所述安装成本包括电池本体成本、能量转换装置成本和辅助设施成本，

Cost1＝C_E+C_P+C_ass (1)

式(1)，第一项C_E为电池本体成本，P_ESS,i(t)为t时刻节点i配置的储能出力功率，C_KW·h为电池本体单位能量价格，N_set为配电网预选配置储能位置总数，E_i为节点i储能容量，储能容量E_i由该时刻充放电功率和每次充放电的持续时间Δt，同时，考虑电池储能的循环效率η和最大放电深度D计算得到；利用式(2)计算得到电池本体成本C_E；

第二项C_P为能量转换装置成本，利用式(3)得到，C_KW为能量转换装置单位功率价格；

第三项C_ass为辅助设施成本，利用式(4)得到，式(4)中，C_sup为辅助设置单位能量价格；

将式(2)、式(3)和式(4)代入式(1)，得：

步骤1-3、根据式(6)计算遗传算法和模拟退火算法的优化目标函数

式(6)中，C_loss为线路损耗成本值为线路损耗有功功率乘以电价；C_pun为电压越限惩罚值，通过潮流计算，若电压已越线，则C_pun设定为各位置储能按最大功率出力时Cost1值的10倍；

步骤1-4、根据式(6)取遗传算法适应度函数为式(7)，

步骤1-5、由遗传算法和模拟退火算法获得的t时刻节点i配置储能出力功率P_ESS,i(t)，从而获得各位置储能各时刻出力功率；

步骤1-6、对储能充放电量进行累计，获得相应节点储能相对于初始状态能量波动E_ESS,i(t)，储能充电时根据式(8)计算能量波动E_ESS,i(t)，储能放电时根据式(9)计算能量波动E_ESS,i(t)，

E_ESS,i(t)＝E_ESS,i(t-1)+P_ESS,i(t)Δtη_C (8)

式(8)和式(9)中，E_ESS,i(t-1)为t-1时刻节点i配置储能相对于初始状态能量波动，其中，初始状态能量波动E_ESS,i(0)设为0；η_C、η_D分别为储能充放电效率；

步骤1-7、使储能电池能够循环利用，储能在一个充放电周期中满足能量守恒，对储能出力功率进行进一步优化使储能在一个充放电周期内充放电量相等；

步骤1-8、在整个样本周期内的能量波动，计算储能最大、最小能量之差，考虑SOC限制，利用式(10)获取储能具备满足储能在整个样本周期内出力的最小容量值，即为各预选点最终的需配置最小储能容量；

式(10)中，E_0,i为节点i满足储能出力的最小容量值；SOC_max和SOC_min分别为储能运行SOC上限约束和下限约束；max{E_ESS,i(t)}、min{E_ESS,i(t)}分别为整个样本周期内储能相对于初始状态的最小能量波动和最大能量波动，max{E_ESS,i(t)}-min{E_ESS,i(t)}为整个样本周期内储能最大能量波动的绝对值；

步骤1-9、根据式(10)得出各预选点最终的需配置最小储能容量，若某预选点的储能需配置的最小储能容量小于各预选点需配置容量平均值的10％，则舍弃该点，返回步骤1-5，重新对剩余备选点进行优化直到储能位置及相应位置上的储能配置容量满足要求则进入第二阶段。