[发明专利]一种不同场景下的快速充电站分层储能配置方法

说明书

本发明公开了一种不同场景下的快速充电站分层储能配置方法，该快速充电站在每个充电桩配置分布式储能系统和整个充电站配置集中式储能系统的拓扑结构的基础上采用了分层储能系统优化配置方法。本发明包括以下步骤：首先根据储能优化配置拓扑结构确定储能应用场景类型，其次建立储能优化经济模型，接着给出不同场景下的目标函数，最后通过线性规划法求解模型，获得快速充电站的储能配置。本发明利用分层优化，考虑了上级电网约束和储能容量约束，兼顾了储能式充电站的发展现状及储能效益，为充电站提高充电负荷率以及削峰填谷提供指导和帮助。

技术领域

本发明涉及电网领域，尤其涉及一种不同场景下的快速充电站分层储能配置方法。

背景技术

随着电动汽车数量的不断增长，充电站和充电桩近年来得到了快速发展。快速充电站是电动汽车供电的重要基础设施，充电功率大，充电时间短，初始充电时间随机，导致充电负荷率低，峰谷差大，设备效率低。充电功率的剧烈波动会引起配电网的巨大负荷冲击，增加供电成本和消耗。为提升电网稳定性和经济性，学术界提出配置储能系统来对电动汽车充电站进行削峰填谷，利用不同的优化算法建立经济成本模型并求解。

合理的储能配置能降低负荷峰值从而提高充电站的经济性。目前国内外储能容量配置的研究主要集中在补偿随机负荷波动、削峰填谷和提高可再生能源渗透率等方面。但这些研究往往基于单一的场景，没有特定的存储位置，很多因素大多围绕仅仅一条负荷曲线。

发明内容

发明目的：针对现有技术中仅仅基于单一场景进行储能容量配置的缺陷，本发明公开了一种不同场景下的快速充电站分层储能配置方法，该快速充电站在每个充电桩配置分布式储能系统和整个充电站配置集中式储能系统的拓扑结构的基础上采用了分层储能系统优化配置方法。

技术方案：本发明公开了一种不同场景下的快速充电站分层储能配置方法，包括以下步骤：

步骤A、确定不同储能应用场景：根据快速充电站的拓扑结构和储能系统添加到该拓扑结构中的位置，将待处理的快速充电站分层储能配置；

步骤B、建立储能优化经济模型：储能系统模型的主要约束包括充电负荷之间的功率平衡约束、储能系统与电网之间的功率平衡约束、电能状态约束和电池充放电功率、速率约束；经济成本模型主要包括整体储能系统成本、变流器成本、基本月容量成本、变压器成本、充电成本和效率损失成本；

步骤C、提出不同约束条件下不同场景的目标函数：根据步骤B中建立的储能系统模型和经济成本模型，结合不同储能应用场景受到的上级电网约束和给定储能系统容量约束的不同，分别对步骤A中储能应用场景的不同类型建立相应的目标函数；

步骤D、利用线性规划算法求解步骤C中建立的储能优化模型：采用单纯形法，先找出满足所有约束条件的初始可行解，在目标函数值接近最优目标的过程中将初始可行解重复迭代得到新的可行解，直至达到最优值即目标函数值不再变化，此时的可行解即为快速充电站的储能系统配置的最优解。

优选地，所述步骤A中储能应用场景类型包括第一场景、第二场景和第三场景；所述第一场景为集中式储能系统配置在10kV交流母线侧，第二场景为分布式储能系统配置在各充电桩上，第三场景为集中式储能系统配置在750V低压直流母线侧。

优选地，所述步骤B中充电负荷、储能系统与电网之间的功率平衡约束为

其中P_grid，t为上级电网在t时刻的功率，L_i，t为第i号充电桩在t时刻的充电负荷，P_i，t为分布式储能系统在第i号充电桩t时刻的充放电功率，P_i，t大于0时表示充电功率，P_i，t小于0时表示放电功率，P_central，t为集中式储能系统的充放电功率，P_central，t大于0时表示充电功率，P_central，t小于0时表示放电功率；