基于不确定性与瞬时性的微电网储能优化配置方法及系统与流程

本发明属于微电网储能配置，具体地，涉及一种考虑电力资源的不确定性与瞬时特性的微电网储能优化配置方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源渗透率提升和新型电力系统发展，微电网成为应对新能源发电波动、提高供电可靠性和提升能源利用效率的重要技术。微电网能够在一定区域内利用分布式电源，根据用户需求提供电能，有效缓解了大电网的扩张需求，并为偏远地区的供电问题提供了解决方案。微电网的特征在于其灵活性和可靠性，微电网在设计和运行时必须考虑到电力资源的多样性和互补性，所以微电网基本都需要合理配置储能系统。在日常运行中，储能系统参与削峰平谷，提高电网的运行效率和经济性，比如在负荷高峰时期，储能系统可以提供顶峰能力，满足短期的高负荷需求；在负荷低谷时期，储能系统则储存多余的电能，以备后续使用。此外，储能系统还能有效消纳新能源，如太阳能和风能，这些能源的输出往往具有间歇性和不可预测性，储能系统的介入可以平滑这种波动，提高新能源的利用率。在外部电网断联的情况下，储能系统的作用尤为明显，它不仅需要补足因外部大电网断联而缺少的发电功率，还需要保证已经存储的电量与微电网内的发电资源（如屋顶光伏、分布式风电、微型燃气轮机、柴油发电机等）可以满足孤网运行期间的用电量需求。这种能力对于保障微电网在孤网运行时的电力供应至关重要，确保微电网在面对外部大电网故障或其他不可预见情况时的电力自给自足。

2、现有技术中，由于微电网内的新能源发电资源和用电负荷均存在波动性，并且外部大电网故障存在随机性，导致微电网的储能配置存在一定难度。如果储能配置不足，一方面削峰填谷能力有限，可能会造成从外部大电网进口电力过多或者本地新能源发电消纳不足等经济问题；另一方面，一旦被迫进入孤网运行模式，微电网内储能资源不足甚至会导致电力供应短缺与切负荷等安全问题，影响微电网的安全稳定运行。此外，微电网内一般还会配备柴油发电机或者微型燃气轮机等非瞬时启动电源，如果不充分考虑这些电源的瞬时特性，而导致可以瞬时作用的储能配置过多或者备用电量充蓄过多，则会造成储能资源的闲置浪费，影响整个系统的经济性。因此，目前尚无在同时考虑微电网不确定性因素与电源瞬时特性的情况下合理配置储能的方法，难以同时兼顾微电网运行的安全性、稳定性与经济性。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于不确定性与瞬时性的微电网储能优化配置方法及系统，同时考虑微电网不确定性因素与电源瞬时特性进行储能配置，提高微电网储能配置安全性与经济性。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明提出了一种基于不确定性与瞬时性的微电网储能优化配置方法，包括：

4、获取微电网孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据和微电网非孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据；

5、当微电网非孤网运行时，以储能成本与微电网系统运行成本最小化为目标函数，目标函数和微电网的稳定联合约束条件、储能装置的稳定联合约束条件构成储能优化配置下层模型；根据微电网非孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据，迭代求解储能优化配置下层模型以获得微电网非孤网运行下的储能配置方案；

6、当微电网孤网运行时，以微电网非孤网运行下的储能配置方案的经济性指标最优为目标函数，目标函数与储能装置的备用约束条件构成储能优化配置上层模型；根据微电网孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据，迭代求解储能优化配置上层模型以获得微电网的储能优化配置方案。

7、优选地，以储能日均成本与微电网系统运行日均成本最小化为目标函数，满足如下关系式：

8、 ，

9、式中，为储能日均成本，包括储能建造日均成本和储能运维日均成本，为微电网系统运行日均成本，为场景的概率，为场景的微电网系统运行日成本，为场景集合；

10、微电网系统运行日均成本是各场景的微电网运行日成本的概率加权。

11、优选地，储能建造日均成本和储能运维日均成本满足如下关系式：

12、 ,

13、式中，为储能建造总成本，为储能成本残值率，为贴现率，为储能项目总周期年限，为运维成本系数，为储能项目周期内的年份序号，为单位储能容量成本，为储能装置的额定容量，为单位储能功率成本，为储能装置的额定功率。

14、优选地，场景的微电网系统运行日成本满足如下关系式：

15、，

16、式中，为时段的微电网从外部电网购电的电价或者微电网向外部电网售电的电价，为场景的微电网与外部电网在时段的联络功率，外部电网向微电网送电为正值，反之为负值，为失负荷惩罚系数，为场景在时段的失负荷功率，为新能源弃电惩罚系数，为场景在时段的新能源弃电功率，为时段长度，为时段集合。

17、优选地，微电网的稳定联合约束条件包括：联络线约束、新能源出力约束、负荷平衡约束、新能源消纳率约束、供电可靠性约束；

18、①联络线约束，满足如下关系式：

19、 ，

20、式中，为联络线额定传输容量，为场景的微电网与外部电网在时段的联络功率，外部电网向微电网送电为正值，反之为负值；

21、②新能源出力约束，满足如下关系式：

22、 ，

23、式中，为场景在时段的新能源上网功率，为场景在时段的新能源弃电功率，为场景在时段的新能源发电功率；

24、③负荷平衡约束，满足如下关系式：

25、 ，

26、式中，为场景在时段的储能放电功率，为场景在时段的系统负荷，为场景在时段的储能充电功率，为场景在时段的失负荷功率；

27、④新能源消纳率约束，满足如下关系式：

28、 ，

29、式中，为新能源消纳率下限值；

30、⑤供电可靠性约束，满足如下关系式：

31、 ，

32、式中，为供电可靠率下限值。

33、优选地，储能装置的稳定联合约束条件，包括：储能时长约束、储能日充放电循环次数约束、储能充放电功率约束、储能电量平衡约束、储能备用约束；

34、①储能时长约束，满足如下关系式：

35、 ，

36、式中，为储能装置的额定容量，为储能装置的额定功率，为储能装置的最小充放电时长；

37、②储能日充放电循环次数约束，满足如下关系式：

38、 ，

39、式中，为充电效率，为放电效率，为日充放电最大循环次数，为场景在时段的储能充电功率，为场景在时段的储能放电功率，为时段长度，为时段集合；

40、③储能充放电功率约束，满足如下关系式：

41、 ，

42、式中，为场景在时段的储能放电状态量，储能装置放电时为1，储能装置不放电时为0，为场景在时段的储能充电量，储能装置充电时为1，储能装置不充电时为0，为储能装置的额定功率；

43、④储能电量平衡约束，满足如下关系式：

44、，

45、式中，为场景在时段的储能装置存储的电量。

46、优选地，在时刻微电网进入孤网运行，在时刻孤网运行的微电网接入的发电机组完成启动，为发电机组完成启动所需时段长度，在时刻微电网结束孤网运行，为微电网孤网运行的时段长度。

47、优选地，储能装置的备用约束条件满足如下关系式：

48、 ，

49、，

50、式中，为储能装置的额定功率，为场景在时段的新能源发电功率，为场景在时段的系统负荷，为场景在时段的失负荷功率，为场景在时段的净负荷需求，为场景在时段的储能装置存储的电量，为场景在时段的发电机组的发电功率，实施例中取柴油发电机或者微型燃气轮机的额定功率，为场景的时段序号，为微电网孤网运行的时段长度，为发电机组完成启动所需时段长度，为时段长度。

51、优选地，储能配置方案的经济性指标包括：储能度电成本、内部收益率以及净现值。

52、本发明还提出了一种基于不确定性与瞬时性的微电网储能优化配置系统，包括：

53、采集模块，用于获取微电网孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据和微电网非孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据；

54、储能优化配置模块，用于当微电网非孤网运行时，以储能成本与微电网系统运行成本最小化为目标函数，目标函数和微电网的稳定联合约束条件、储能装置的稳定联合约束条件构成储能优化配置下层模型；根据微电网非孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据，迭代求解储能优化配置下层模型以获得微电网非孤网运行下的储能配置方案；当微电网孤网运行时，以微电网非孤网运行下的储能配置方案的经济性指标最优为目标函数，目标函数与储能装置的备用约束条件构成储能优化配置上层模型；根据微电网孤网运行时不同场景下各个时段的历史运行数据，迭代求解储能优化配置上层模型以获得微电网的储能优化配置方案。

55、本发明还是一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行方法的步骤。

56、本发明还是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现方法的步骤。

57、本发明的有益效果在于，与现有技术相比至少包括，本发明充分考虑新能源发电波动与系统负荷波动等不确定性因素，在保证储能配置满足微电网非孤网的稳定运行下的储能配置成本与系统运行成本最小化，同时还考虑微电网内的电源瞬时特性，在保证储能配置满足微电网孤网运行的前提下，确保储能配置的经济性，从而综合改善微电网运行和储能配置的安全性、稳定性与经济性。