[发明专利]一种基于可靠性价值的分布式光伏和储能系统定容方法

说明书

本发明公开了电力系统储能规划技术领域中一种基于可靠性价值的分布式光伏和储能系统定容方法，通过对分布式光伏和储能系统模型的构建、收益模型的构建和最优投资策略的取得，针对家庭用户的分布式光伏和储能系统，实现提高家庭用户的供电可靠性，提高在因极端灾害导致电网断电后家庭用户的供电自给自足性，该方法是一种较为简单的分布式光伏和储能系统定容方法，为普通家庭用户提供具有现实参考意义的参考。

技术领域

本发明涉及电力系统储能规划技术领域，具体领域为一种基于可靠性价值的分布式光伏和储能系统定容方法。

背景技术

大规模停电事故，可能由极端自然灾害、系统严重故障、人为破坏与恐怖袭击、甚至误操作导致。其中由于极端自然灾害导致的停电事故占全部停电事故的87％，每年造成几十亿的经济损失。这些停电事件虽然发生概率低，但是影响范围广，一旦发生，会对电力系统造成极大的损害，严重危害居民用户的用电可靠性。电力系统韧性是指电网减少停电故障过程中的损失并尽快恢复到正常供电状态的能力，学术界越来越多的关注“韧性”这一概念，作为提升电网韧性的灾后部署措施，近年来，分布式光伏发电和储能系统在电网中分布的占比不断增加，与传统的发电机相比，当极端事件导致停电时，储能电池可以使用之前存储的能量，提高系统的韧性，提升用户在因遭受自然灾害而发生电网停电事故下的自给自足能力。因此，为易受极端自然灾害影响地区的居民用户提供分布式光伏发电和储能系统具有极强的现实意义。

现有对储能规划问题研究主要存在以下问题：

现有研究主要针对电网侧或大用户储能规划，对居民用户安装分布式光伏和储能系统的规划研究较少；现有对储能定容方法较为复杂，对普通家庭进行分布式光伏和储能系统投资策略不具有现实参考意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可靠性价值的分布式光伏和储能系统定容方法，包括评估分布式光伏和储能系统在极端自然灾害下的可靠性价值，同时求取达到包括可靠性价值在内的经济收益最大时的储能电池与光伏电池板容量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可靠性价值的分布式光伏和储能系统定容方法，本发明包括以下步骤。

1)分布式光伏和储能系统模型的构建

假定不同居民用户间彼此独立，因此在发生极端自然灾害导致发生电网停电后，每个居民用户可以进行单独分析，其模型包括负荷模型、光伏出力模型及储能模型。

将一天分为两个时段，分别是白天时段(6：00～19：00)，以及夜晚时段(19：00～次日6：00),分别用T_d、T_n表示白天时段和夜晚时段，取时间间隔ΔT＝1h。在白天时段光伏发电，且白天时段的多余出力可以存储在储能系统中供夜晚时段使用，以此来实现家庭用户的自给自足，同时提高电网的可靠性。

a)负荷模型

根据历史数据，可以得到一般家庭中的负荷使用情况。以小时为时间间隔，对家庭负荷进行统计，用l(t)表示。则白天累积的负荷(L_d)和夜晚累积的负荷(L_n)分别为：

b)光伏出力模型

太阳能电池板在白天时段的出力模型为：

s(t)＝r(t)K_p

式中r(t)是白天时段的太阳辐射，其分布为是一个随机过程，其概率分布由历史数据估算得，K_p是太阳能电池板的容量。

则白天时段太阳能累计发电量模型为：

式中μ_p是一个随机变量，其分布可以从太阳辐射过程的分布中得出。