[发明专利]分布式储能系统的优化配置方法

摘要

本发明公开了一种分布式储能系统的优化配置方法，包括以下步骤获取历史数据，并对历史数据进行分类以确定聚类数目和初始聚类中心；根据聚类数目和初始聚类中心进行聚类以获取聚类结果；根据聚类结果生成多个典型日；对分布式储能系统的配置方案按照多个典型日进行经济性评估，并通过遗传算法进行优化，以生成最优配置。本发明的方法综合考虑了储能系统的安装成本、电网运行成本、储能系统的套利收益等，能够优化配置储能系统在配电网中的位置和容量，提高全社会的经济效益。

主权项

一种分布式储能系统的优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：获取历史数据，并对所述历史数据进行分类以确定聚类数目和初始聚类中心；根据所述聚类数目和初始聚类中心进行聚类以获取聚类结果；根据所述聚类结果生成多个典型日；对分布式储能系统的配置方案按照所述多个典型日进行经济性评估，并通过遗传算法进行优化，以生成最优配置；其中，所述方法对分布式储能系统的配置方案按照所述多个典型日进行经济性评估，具体包括以下步骤：S1：根据工程经济参数，确定规划周期年数NY，贴现率a，安装储能系统的单位费用PrDESS($/MW)，不同负荷水平下的时间间隔数量NL,i，第i年第k个时间间隔的时间长度ΔTi,k(h)，第i年第k个时间间隔的单位网损费用PrL,i,k($/MW·h)，第i年第k个时间间隔的高压网侧注入无功功率的单位费用PrHV,i,k($/Mvar·h)，第i年第k个时间间隔的分布式电源提供无功功率的单位费用PrDG,i,k($/Mvar·h)，第i年第k个时间间隔的有功能量的单位费用PrEn,i,k($/MW·h)，考虑通货膨胀情况下PrL,i,k每年的增长率αL，考虑通货膨胀情况下PrHV,i,k每年的增长率αHV，考虑通货膨胀情况下PrDG,i,k每年的增长率αDG，考虑通货膨胀情况下PrEn,i,k每年的增长率αDESS；S2：根据电网参数，确定节点导纳矩阵的实部、虚部G、B，节点总数N，以及允许储能系统接入的最大功率Pmax；S3：根据储能系统的特性参数，确定充电效率ηC和放电效率ηD，储能系统的最小荷电状态SOCmin和最大荷电状态SOCmax，以及储能系统的额定功率Ps；S4：确定成本目标函数，取得成本最小值的方案即为最优方案，其中，目标函数包括网损带来的费用和储能系统的安装费用、高压网侧注入无功功率所引起的费用、分布式电源提供无功的费用以及通过储能系统实现价格套利费用，此外，考虑在配电网整个规划周期内展开计算，在一年内分析多个典型日，同时考虑到规划期内资金的时间价值，统一将成本费用折算成现值，具体通过如下公式计算：F＝CLOSS+CQ,HV+CQ,DG+CPA+CDESS   (2)其中：CLOSS=Σm=1NtΣi=1NY[Ndays,m×(1+αL1+a)i-1×Σk=1NL,i(PrL,i,kPL,i,kΔTi,k)]---(3)]]>CQ,HV=Σm=1NtΣi=1NY[Ndays,m×(1+αHV1+a)i-1×Σk=1NL,i(PrHV,i,kQHV,i,kΔTi,k)]---(4)]]>CQ,DG=Σm=1NtΣi=1NY[Ndays,m×(1+αDG1+a)i-1×Σk=1NL,i(PrDG,i,kQDG,i,kΔTi,k)]---(5)]]>CPA=Σm=1NtΣi=1NY[Ndays,m×(1+αDESS1+a)i-1×Σk=1NL,i(PrEn,i,kPDESS,i,kΔTi,k)]---(6)]]>CDESS=PrDESSΣj=1nDESSPDESS,j---(7)]]>其中，CLOSS指的是网损所引起的费用，CQ,HV指的是从高压网侧注入无功功率所引起的费用，CQ,DG指的是分布式电源提供无功功率所引起的费用，CPA指的是价格套利所引起的费用，CDESS指的是安装储能系统所引起的费用，PL,i,k为第i年第k个时间间隔的网损值(MW)，QHV,i,k为第i年第k个时间间隔的高压网侧注入无功功率值(Mvar)，QDG,i,k为第i年第k个时间间隔的分布式电源提供的无功功率值(Mvar)，PDESS,i,k为第i年第k个时间间隔的所有分布式储能系统总的有功功率值(MW)，PDESS,j为第j个分布式储能系统的有功功率值(MW)，nDESS为安装有储能系统的总个数；S5：考虑电网运行约束，其中，所述电网运行约束包括潮流约束(8)和(9)、发电机出力约束(10)、节点电压约束(11)、支路有功约束(12)和储能系统充放电约束(13)至(21)，具体表示如下：Pit=VitΣj=1NVjt[Gljcos(δit-δjt)+Bljsin(δit-δjt)]i,j=1,2,...,N,t=1,2,...,T---(8)]]>Qit=VitΣj=1NVjt[Gijsin(δit-δjt)-Bijcos(δit-δjt)]i,j=1,2,...,N,t=1,2,...,T---(9)]]>其中，Pit、Qit为t时段节点i的注入有功和无功功率，Vit、Vit为t时段节点i、j的电压幅值，δit、δjt为t时段节点i、j的相角，Pimin≤Pi≤Pimax   (10)Vimin≤Vit≤Vimax i＝1,2,…,N，t＝1,2,…,T   (11)‑Plmax≤Plt≤Plmax l＝1,2,…,L，t＝1,2,…,T   (12)其中，Pimin、Pimax分别为第i个发电单元的最小和最大发电功率，Vimin、Vimax分别为节点i电压幅值的下限和上限，Plmax为支路l最大的有功功率，Plt为l支路在t时段流过的有功功率，SOCt=SOC0+Σh=1t(PC,hηC+PD,hηD)ΔTEsh=1,2,...,t,t=1,2,...,T---(13)]]>SOCmin≤SOCt≤SOCmax t＝1,2,…,T   (14)PDESS,i=xi(PCηC+PDηD)---(15)]]>PDESS≤Pmax   (16)|PC,t|≤Ps t＝1,2,…,T   (18)|PD,t|≤Ps t＝1,2,…,T   (19)nDESS=Σi=1nmaxxi---(20)]]>nDESS≤nmax   (21)其中，PC,h、PD,h分别为充电和放电功率，SOC0、SOCt分别为储能系统零时刻和t时刻的荷电状态，PDESS,i为节点i处储能系统的实际接入功率，在最大功率范围内取离散值，PC,t、PD,t分别为t时段的充电和放电功率，nDESS为配电网中接入储能系统的实际个数，nmax为允许接入储能系统个数的上限。