小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法与流程

本发明涉及微电网中储能电站定容，特别是小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法。

背景技术：

1、电池储能系统在微电网中发挥着至关重要的作用。首先，它有助于提高能源效率，储存多余的能源供日后使用，从而减少能源浪费。它在停电或故障时充当备用电源，确保微电网的供电可靠性。电池储能系统有助于调节微电网的稳定性。当微电网的负载较高时，这一点尤为重要。在这种情况下，系统可以将储存的电能注入微电网，平衡能源的供应和需求。确保了微电网的平稳运行，提高了系统的可靠性和稳定性。此外，电池储能系统通过减少对传统化石燃料的依赖来减少污染。由于传统能源使用量的减少，温室气体排放量减少，这对缓解气候变化至关重要。最后，电池储能系统对于降低微电网的能源成本至关重要。该系统使微电网能够更有效地利用可再生能源，降低系统的总体能源成本。现有的储能电站定容方法多集中聚焦于集中式可变可再生能源领域，适用于小型发电-储电-用电单位的并网微电网中较少，且大多忽略微电网整体的运行规划。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，具有结果精确、经济可行性高、对随机搜索运行机制的依赖性低等优点。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，建立双层规划模型描述微电网的规划和运营与电池储能系统的容量两个相互关联的问题；使用kkt方法，即不等式约束优化方法，将目标问题转化为标准优化问题，即将模型转化为单层优化问题；使用粒子群优化算法求解双层优化规划模型。

3、在一较佳的实施例中，所述微电网同时存在可变可再生能源、大电网供电、储能单元与用户电负荷，将用户的电负荷和光伏输出视为净负荷，并预测净负荷曲线；微电网对可控部件进行运行规划。

4、在一较佳的实施例中，通过重新定义约束并替换变量，使较低级别的问题被视为线性规划问题；将电池储能系统的输出电量、电池储能系统的输出最大电量、电池储能系统的输出最小电量转化为如下形式：

5、

6、

7、其中，δ是电池储能系统的效率，q是电池储能系统的容量，qt-1为上一时刻电池储能系统剩余电量；将此三个变量替换后代入下层规划模型，即可被视为线性规划问题。

8、在一较佳的实施例中，规划模型的上层侧重于微电网的运营和规划，目标函数是建设电池储能系统的总成本和微电网的总运营成本；下层侧重于电池储能系统的容量规划，目标函数为储能系统的建设成本。

9、在一较佳的实施例中，上层模型目标函数是电池储能系统的建设成本和微电网的运营成本之和最小化；约束条件是能量平衡方程，即大电网和电池储能系统的输出电量等于净负载；具体建模如下：

10、目标函数是电池储能系统的建设成本和微电网的运营成本之和最小化；

11、

12、约束条件是能量平衡方程，即大电网和电池储能系统的输出电量等于净负载；dt是负载的预测值,pvt是光伏发电系统的预测输出值；

13、s.t.gtut+st＝dt-pvt

14、电池储能系统的建设成本与其容量成正比，c为单位电力的建设成本；微电网的运营成本是微电网从大型电网购买的电力的总消耗量；同时，考虑地区存在分时电价；pt是用户从大电网购电的实时价格；

15、f1(q)＝cq

16、

17、下层模型目标函数是蓄电池储能系统的建设成本达到最低；约束条件约束该时间步长的电池储能系统的剩余电量、输出电量和输出电量，确保微电网的整体供电可靠性；确保在最坏的条件下仍能满足负载；建模如下：

18、目标函数是蓄电池储能系统的建设成本达到最低；

19、

20、约束条件约束该时间步长的电池储能系统的剩余电量、输出电量和输出电量，确保微电网的整体供电可靠性；确保在最坏的条件下仍能满足负载；

21、

22、

23、

24、其中εlow与εup分别为电池储能系统电量百分比的下限与上限；与分别为t时间步长内电池储能系统的最小与最大输出电量；与分别为微电网电负荷预测值的最小值与最大值；g为大电网向微电网的供电量。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、1.提高双层优化规划模型的全局最优解的求解能力，避免局部优化，并收敛到全局最小解。

27、2.具有快速的收敛速度能更快速地进行求解；具有较高的精度和准确性。

28、3.具有结果精确、经济可行性高、对随机搜索运行机制的依赖性低等优点。

技术特征：

1.小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，其特征在于，建立双层规划模型描述微电网的规划和运营与电池储能系统的容量两个相互关联的问题；使用kkt方法，即不等式约束优化方法，将目标问题转化为标准优化问题，即将模型转化为单层优化问题；使用粒子群优化算法求解双层优化规划模型。

2.根据权利要求1所述的小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，其特征在于，所述微电网同时存在可变可再生能源、大电网供电、储能单元与用户电负荷，将用户的电负荷和光伏输出视为净负荷，并预测净负荷曲线；微电网对可控部件进行运行规划。

3.根据权利要求1所述的小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，其特征在于，通过重新定义约束并替换变量，使较低级别的问题被视为线性规划问题；将电池储能系统的输出电量、电池储能系统的输出最大电量、电池储能系统的输出最小电量转化为如下形式：

4.根据权利要求1所述的小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，其特征在于，规划模型的上层侧重于微电网的运营和规划，目标函数是建设电池储能系统的总成本和微电网的总运营成本；下层侧重于电池储能系统的容量规划，目标函数为储能系统的建设成本。

5.根据权利要求1所述的小型发电-储电-用电单位的微电网储能电站定容方法，其特征在于，上层模型目标函数是电池储能系统的建设成本和微电网的运营成本之和最小化；约束条件是能量平衡方程，即大电网和电池储能系统的输出电量等于净负载；具体建模如下：

技术总结
本发明公开了一种小型发电‑储电‑用电单位的微电网储能电站定容方法，储能电站定容方法主要包括双层优化规划模型的建模、KKT方法处理模型、粒子群算法计算模型三个步骤。所述粒子群算法可以提高双层优化规划模型的全局最优解的求解能力；双层规划模型解决微电网的规划和运营与电池储能系统的容量两个相互关联的问题：电池储能系统的输出和容量直接影响微电网的运营和规划。规划模型的上层侧重于微电网的运营和规划，目标函数是建设电池储能系统的总成本和微电网的总运营成本。下层侧重于电池储能系统的容量规划，目标函数为储能系统的建设成本。本发明的储能电站定容方法具有结果精确、经济可行性高、对随机搜索运行机制的依赖性低等优点。

技术研发人员：黄颖峰,孙玉波,赵锦,柳卫明,余东旭,谢鸿,窦宝锋,曾启彪,林秋燕,缪鸿杰,陈梦佳,周城,涂承谦,张冰,陈泽光,刘俊杰,郑传良,彭晨翔
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司宁德供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14