[发明专利]一种基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法

说明书

本发明提出了一种基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法，首先根据混合储能系统的时间尺度特性将混合储能系统划分为三个层级，即季周期性储能、周周期性、天周期性储能；考虑三级储能运行约束和直流潮流安全约束，以混合储能系统的总规划成本最小为目标函数，构建混合储能系统的三维时间尺度的混合整数线性规划模型；然后通过商业求解器直接求解。本发明的基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法考虑了不同类型储能的能量转移尺度，以应对不同时间尺度的负荷波动，发挥了混合储能系统的功效，节约了混合储能规划总成本。

技术领域

本发明属于电力系统中的电网规划技术领域，具体涉及一种基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法。

背景技术

混合储能系统采用不同储能技术组合来提高整个系统的性能，从而能满足电力系统不同时间尺度的需求，例如，调峰需求就需要大容量的抽水蓄能来实现能量转移，而调频需求则需要快速响应的电化学储能来进行功率平衡。根据不同储能技术的性能和优点，来合理配置储能系统可以增大系统的总性能，使系统兼备更长循环寿命和卓越放电性能。

单一类型的储能规划大多数关注储能的循环寿命，而将储能系统的充放电策略进行限制，或者直接将寿命折损归一到规划成本。这种规划方法显然无法适应混合储能系统，忽略了混合储能系统的能量转移的时间尺度特性。混合储能系统在一年之中按不同的时间尺度进行能量转移，时间尺度可分为天、周、月、季度。而以天为时间尺度的混合储能系统转移能量以小时为周期，以周、月为时间尺度的储能系统转移能量以天为周期，以季度为时间尺度的混合储能系统转移能量以季度为周期。因此，不同时间尺度是混合储能系统遵循日负荷、周负荷和季节负荷重复模式而需要制定的应对策略。按理来讲，不同时间尺度的混合储能系统多级规划需要进行递进优化，即逐层优化。然而，逐层优化会造成规划的维数灾问题和全局最优解问题。

为了避免不同时间尺度混合储能系统的递阶优化问题，本发明提出了一种基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法，首先根据混合储能系统的时间尺度特性将混合储能系统划分为三个层级，即季周期性储能、周周期性、天周期性储能；考虑三级储能运行约束和直流潮流安全约束，以混合储能系统的总规划成本最小为目标函数，构建混合储能系统的三维时间尺度的混合整数线性规划模型；然后通过商业求解器直接求解。

发明内容

本发明提出了一种基于三维时间尺度的混合储能系统规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：混合储能规划数据初始化：

步骤2：构建三级储能单元的总规划成本模型；

步骤3，通过一级储能约束条件、二级储能约束条件、三级储能约束条件构建三级储能单元的约束条件，并构建直流潮流的安全约束条件；

步骤4，以三级储能单元的总规划成本模型最小化为优化目标模型，结合三级储能单元的约束条件、直流潮流的安全约束条件调用Cplex求解进行优化一级储能单元的额定功率级储能单元的额定能量二级储能单元的额定功率二级储能单元的额定能量三级储能单元的额定功率三级储能单元的额定能量

作为优选，步骤1所述数据初始化为：输入混合储能规划的成本系数、规划周期、潮流数据等初始化数据。

作为优选，步骤2所述三级储能单元的总规划成本模型包括：总的能源规划成本模型、一级储能单元规划成本模型、二级储能单元规划成本模型、三级储能单元规划成本模型；

所述总的能源规划成本模型由总能源规划成本构成；

所述一级储能单元规划成本模型由一级储能单元的功率投资成本、一级储能单元的容量投资成本、一级储能单元的运行成本构成；

所述二级储能单元规划成本模型由二级储能单元的功率投资成本、二级储能单元的容量投资成本、二级储能单元的运行成本构成；

所述三级储能单元规划成本模型由三级储能单元的功率投资成本、容量投资成本、运行成本构成；