混合储能装置配置优化方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及综合能源配电系统，尤其涉及一种混合储能装置配置优化方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、综合能源配电系统中，分布式新能源会引起配电网的电能质量下降，影响系统安全稳定运行，储能装置作为协调各种能源共同平衡负荷的核心桥梁，可以更好的平滑新能源出力及提升综合能源配电系统的稳定性。由此可见，储能装置的优化配置规划对综合能源配电系统的整体优化运行意义重大，对整个系统的运行安全和经济性有不可估量的影响。

2、相较于单一形式的储能装置，混合储能装置是两种或更多具有互补特性的能量储能技术的组合，具有提高电力质量、增强可靠性、降低成本和提高用能效率等优势。例如，电化学储能电池和超级电容器组成的混合储能装置可以利用电池实现长期能量管理，利用超级电容器实现短期电力支撑，从而减少能量存储设备的压力，增加单个能量存储设备的寿命和性能。同时混合储能装置还可以增强配电系统的弹性和灵活性。

3、配电网中对于混合储能装置的配置优化涉及选择储能装置的最佳类型、容量及不同的运行方式以实现各种目标，是一个复杂的混合整数规划问题。现有技术中，在对配电系统中的储能装置进行优化时，大多单独考虑综合能源配电系统运行经济性、能源利用率或者是负荷曲线方差最小等单一目标，这过程中忽略了储能装置的本身特性。然而，基于单一目标所进行的储能装置优化，无法真正实现对于储能装置的最优配置。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种混合储能装置配置优化方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中采用单一目标对储能装置优化，无法真正实现输出最优配置结果的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种混合储能装置配置优化方法，包括：

3、构建包含混合储能装置的综合能源配电系统冷热电联供模型；

4、基于所述综合能源配电系统冷热电联供模型，构建约束条件；

5、以所述综合能源配电系统的经济运行成本、碳排放量以及所述混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立多场景复合目标函数；

6、基于所述约束条件对所述多场景复合目标函数进行优化求解，得到所述混合储能装置的最优配置结果。

7、在一种可能的实现方式中，所述混合储能装置包含电池储能装置以及压缩空气储能装置；

8、所述基于所述综合能源配电系统冷热电联供模型，构建约束条件，包括：

9、基于所述综合能源配电系统冷热电联供模型，分别构建能量平衡约束条件、设备出力约束条件以及混合储能装置运行约束条件；

10、构建电池储能装置与压缩空气储能装置之间的多周期规划约束条件。

11、在一种可能的实现方式中，所述构建电池储能装置与压缩空气储能装置之间的多周期规划约束条件，包括：

12、根据

13、

14、构建电池储能装置与压缩空气储能装置之间的多周期规划约束条件；

15、其中，表示压缩空气储能装置在第i个场景下的储电功率，ntcase表示压缩空气储能装置运行的第n个更新时刻，tbatt表示电池储能装置的更新周期的时长，表示压缩空气储能装置在第i个场景下的放电功率，tcase表示压缩空气储能装置的更新周期的时长，nt表示压缩空气储能装置与电池储能装置的更新周期时长比。

16、在一种可能的实现方式中，基于所述综合能源配电系统冷热电联供模型，分别构建能量平衡约束条件、设备出力约束条件以及混合储能装置运行约束条件，包括：

17、根据构建能量平衡约束条件；

18、其中，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t时刻的放电功率，表示电池储能装置在第i个场景下t时刻的放电功率，表示第i个场景下t时刻的电网购电量，表示第i个场景下t时刻的光伏出力，表示第i个场景下t时刻的风电出力，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t时刻的储电功率，表示电池储能装置在第i个场景下t时刻的储电功率，表示第i个场景下t时刻的电负荷，表示第i个场景下t时刻的制热电负荷，表示第i个场景下t时刻的制冷电负荷，nec表示电制冷机的能效比，ncc表示压缩空气储能装置的供冷系数，表示第i个场景下t时刻的冷负荷，neh表示电制热机的能效比，表示第i个场景下t时刻的天然气锅炉产热量，ncq表示压缩空气储能装置的供热系数，表示第i个场景下t时刻的热负荷；

19、根据构建设备出力约束条件；

20、其中，b表示天然气锅炉的供热上限，c表示电制冷机的功率上限，h表示电制热机的功率上限；

21、根据构建混合储能装置运行约束条件；

22、其中，表示压缩空气储能装置的储电功率下限，表示压缩空气储能装置的储电功率上限，表示压缩空气储能装置的放电功率下限，表示压缩空气储能装置的放电功率上限，表示电池储能装置的储电功率下限，表示电池储能装置的储电功率上限，表示电池储能装置的放电功率下限，表示电池储能装置的放电功率上限，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t时刻的剩余电量，qcase0表示压缩空气储能装置的电量初值，δt表示单位时刻内的时间间隔，表示压缩空气储能装置的储能效率，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t'时的储电功率，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t'时的放电功率，表示压缩空气储能装置的释能效率，表示电池储能装置在第i个场景下t时刻的剩余电量，qbatt0表示电池储能装置的电量初值，表示电池储能装置的储能效率，表示电池储能装置在第i个场景下t'时的放电功率，表示电池储能装置在第i个场景下t'时的储电功率，表示电池储能装置的释能效率，qcase表示压缩空气储能装置的设计容量，qbatt表示电池储能装置的设计容量，表示压缩空气储能装置在第i个场景下t时刻的剩余电量，表示电池储能装置在第i个场景下t时刻的剩余电量。

23、在一种可能的实现方式中，以所述综合能源配电系统的经济运行成本、碳排放量以及所述混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立多场景复合目标函数，包括：

24、以所述综合能源配电系统的经济运行成本为目标，建立第一目标函数；

25、以所述综合能源配电系统的碳排放量为目标，建立第二目标函数；

26、以混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立第三目标函数；

27、根据所述第一目标函数、所述第二目标函数和所述第三目标函数，建立多场景复合目标函数。

28、在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一目标函数、所述第二目标函数和所述第三目标函数，建立多场景复合目标函数，包括：

29、根据建立多场景复合目标函数；

30、其中，f表示多场景复合目标函数，nlife表示电池储能装置的设计使用时间，ns表示场景数量，t表示总时刻，表示第i个场景的场景频率，δt表示单位时刻内的时间间隔，w1表示第一目标函数系数，firun(t)表示第i个场景下t时刻的第一目标函数，w2表示第二目标函数系数，fic(t)表示第i个场景下t时刻的第二目标函数，w3表示第三目标函数系数，fes表示第三目标函数。

31、在一种可能的实现方式中，以所述综合能源配电系统的经济运行成本为目标，建立第一目标函数，包括：

32、根据建立第一目标函数；

33、其中，firun(t)表示第i个场景下t时刻的第一目标函数，cng表示天然气购买成本，fig(t)表示第i个场景下t时刻的天然气消耗量，cgridbuy表示向电网购电时的实时单位价格，第i个场景下t时刻的电网购电量；

34、以所述综合能源配电系统的碳排放量为目标，建立第二目标函数，包括：

35、根据建立第二目标函数；

36、其中，fic(t)表示第i个场景下t时刻的第二目标函数，mgas表示天然气碳排放系数，mgrid表示电网碳排放系数；

37、所述以混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立第三目标函数，包括：

38、根据建立第三目标函数；

39、其中，fes表示第三目标函数，cinv表示初始投资成本，m表示混合储能装置的设计使用年限，m表示当前使用年限，com表示年维护运营成本，cr表示替换成本，cc表示充电成本，crec表示回收成本，r表示标准折现率或基准收益率。

40、第二方面，本发明实施例提供了一种混合储能装置配置优化装置，包括：

41、建模模块，用于构建包含混合储能装置的综合能源配电系统冷热电联供模型；

42、约束模块，用于基于所述综合能源配电系统冷热电联供模型，构建约束条件；

43、目标模块，用于以所述综合能源配电系统的经济运行成本、碳排放量以及所述混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立多场景复合目标函数；

44、优化模块，用于基于所述约束条件对所述多场景复合目标函数进行优化求解，得到所述混合储能装置的最优配置结果。

45、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

46、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

47、本发明实施例提供一种混合储能装置配置优化方法、装置、电子设备及存储介质，通过构建包含混合储能装置的综合能源配电系统冷热电联供模型；基于综合能源配电系统冷热电联供模型，构建约束条件；以综合能源配电系统的经济运行成本、碳排放量以及混合储能装置的全生命周期成本为目标，建立多场景复合目标函数；基于约束条件对多场景复合目标函数进行优化求解，得到混合储能装置的最优配置结果。其中，在构建目标函数时，不仅考虑到了经济运行成本、碳排放量以及全生命周期成本三方面目标，还考虑到了不同场景对于不同目标的影响，综合建立了多场景复合目标函数，避免了单一目标优化的局限性，还能贴合实际应用情况，从而输出贴合实际应用情况的最优配置结果，实现针对混合储能装置的最优配置。