一种基于数据处理的储能应用价值评估方法及系统的制作方法

文档序号:10656394
一种基于数据处理的储能应用价值评估方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种基于数据处理的储能应用价值评估方法及系统,该方法包括:确定分布式光伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接入点;确定配电网中需要改造的线路;至少以电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定技术措施组合,所述技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合;确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本;以所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值。本发明实施例可提升储能应用价值评估的准确性和针对性。
【专利说明】
-种基于数据处理的储能应用价值评估方法及系统
技术领域
[0001] 本发明设及电力技术领域,更具体地说,设及一种基于数据处理的储能应用价值 评估方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着太阳能利用的发展,分布式光伏发电系统的应用越为普及,分布式光伏发电 系统是指采用光伏组件,将太阳能转换为电能的分布式发电系统;分布式光伏发电系统遵 循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,一般需要接入配电网中,与配电网一起 进行供电;而分布式光伏发电系统接入配电网,往往会带来一些电压偏差、设备过载、电能 质量等问题。
[0003] 在未来,随着分布式光伏发电系统的增多,分布式光伏发电系统对配电网的影响 将更为显著,因此需要采用多项技术措施,W应对高比例分布式光伏发电系统接入配电网 的情况。
[0004] 储能设备作为电力系统中储存电能的设备,可应用于分布式光伏发电系统接入配 电网的场景,W作为配电网提高接纳分布式光伏发电系统能力的一种有效技术手段;因此, 深入研究储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中所起的作用,尤为必要。
[0005] 本发明的发明人在研究过程中发现:储能设备应用在高比例的分布式光伏发电系 统接入配电网的场景中,可W减少配电网的改造和光伏限电,降低分布式光伏发电系统的 利用成本,具有一定的价值;然而,储能设备只是作为提高配电网接纳分布式光伏发电系统 能力的可选技术措施之一,实际研究中不能将储能设备作为唯一的技术措施,通常还可能 有电网线路改造措施或者限电技术措施等;而且经过研究,实际应用中可能存在单采用储 能设备措施的成本,高于采用电网线路改造技术措施、或者限电技术措施的成本的情况;
[0006] 基于此,提供一种储能设备支撑分布式光伏发电系统接入配电网的价值评估方 式,且该评估方式具有较高的准确性和针对性,W为选取合适的提高配电网接纳分布式光 伏发电系统能力的技术措施提供基础,成为了本领域技术人员需要考虑的问题。

【发明内容】

[0007] 有鉴于此,本发明实施例提供一种基于数据处理的储能应用价值评估方法及系 统,W提升储能应用价值评估的准确性和针对性,为选取合适的提高配电网接纳分布式光 伏发电系统能力的技术措施提供基础。
[000引为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
[0009] -种基于数据处理的储能应用价值评估方法,包括:
[0010] 确定分布式光伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接入点;
[0011] 确定配电网中需要改造的线路;
[0012] 至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定技术措施组 合,所述技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施 组合;
[0013] 确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本;
[0014] W所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价 值。
[0015] 可选的,所述确定分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,配电网中储能设备 的接入点包括:
[0016] 根据公式
确定各负荷节点的局部指标,其中,jGaL,aG为配电网 中所有发电机的节点集合,3L为配电网中所有负荷节点的集合,k为第j个负荷节点的局部 指标,Vd为第d个发电机的复电压,V功第j个负荷节点的复电压,Fw为负荷参与因子;
[0017] 将局部指标最大的负荷节点处,确定为配电网中储能设备的接入点。
[0018] 可选的,所述确定配电网中需要改造的线路包括:
[0019] W同一条主干线或者分支线为整体,作为需要改造的线路。
[0020] 可选的,所述确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施 组合的成本包括:
[0021] 根据公式Call = Cc+Cr+Ces+C?确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设 备的技术措施组合的成本;
[0022] 其中,Call为一技术措施组合的总成本;Cc为该技术措施组合中限电措施对应的限 电损失;Cr为该技术措施组合中分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成 本;Ces为该技术措施组合中储能设备的初投资成本,若若该技术措施组合为应用储能设备 的技术措施组合,贝化es对应有具体数值,若若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措 施组合,则Ces认为数值为0 ; C?为该技术措施组合中配电网和储能设备的维护成本,若该技 术措施组合为应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本对应有具体数值,若 该技术措施组合为不应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本为0。
[002引可选的,所述限电损失Cc的确定过程包括:
[0024] 根据公式
确定限电损失,其中,Ei,t为t时刻分布式光伏发电系统 中电源i的限电量,n为分布式光伏发电系统中电源的数量,i为分布式光伏发电系统中电源 的序数,m为总小时数,t为小时序数,Ce为单位限电量的价值。
[0025] 可选的,所述电网线路改造成本Cr的确定过程包括:
[00%]根据公式
确定电网线路改造成本,其中为线路a的单位长 度成本,La为线路a的长度,Ra表示线路a是否需要改造,如果需要改造则Ra为1,如果不需要 改造则Ra为0,S表示配电网中线路的数量。
[0027]可选的,所述储能设备的初投资成本Ces的确定过程包括:
[002引根据公式
巧定储能设备的初投资成本,其中,Ckwb为储能设备b的 单位装机容量成本,Pb为储能设备b的装机容量,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序 数。
[0029] 可选的,所述配电网和储能设备的维护成本Com的确定过程包括:
[0030] 根据公式
确定配电网和储能设备的维护成本,其中Koxb为 储能设备b的单位容量维护成本,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序数,Pb为储能设 备b的装机容量,Cr为所述电网线路改造成本,Kr为电网设备维护成本占电网线路改造成本 的比例。
[0031] 可选的,所述方法还包括:
[0032] 在潮流计算时刻,进行潮流计算,获得最大节点电压标么值;在最大节点电压标么 值大于1.07时,对储能设备进行充电,且充电比例由所有限电量除W所有储能设备的储能 功率得到;在最大节点电压标么值小于1.05时,对储能设备进行放电,且如果根据配电网当 前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率所得到的放电比例大于15%,则W15%的放电 比例对储能设备进行放电,如果根据配电网当前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率 所得到的放电比例小于15%时,则W具体计算得到的放电比例对储能设备进行放电;在最 大节点电压标么值介于1.05和1.07之间时,置所有储能设备为闲置状态。
[0033] 本发明实施例还提供一种基于数据处理的储能应用价值评估系统,包括:
[0034] 接入点确定模块,用于确定分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,配电网中 储能设备的接入点;
[0035] 改造线路确定模块,用于确定配电网中需要改造的线路;
[0036] 技术措施组合确定模块,用于至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措 施为基础,确定技术措施组合,且将技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不 应用储能设备的技术措施组合;
[0037] 成本确定模块,用于确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技 术措施组合的成本;
[0038] 评估模块,用于W所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入 配电网的价值。
[0039] 基于上述技术方案,本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估方法 包括:确定分布式光伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接入点;确定配电 网中需要改造的线路;至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定 技术措施组合,所述技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备 的技术措施组合;确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合 的成本;W所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值。
[0040] 可W看出,本发明实施例针对现有评估储能设备支撑分布式光伏发电系统接入配 电网中的价值时,没有考虑除储能设备之外的其他措施,单纯研究储能设备价值和实践联 系不紧密的问题,提出了一种考虑电网线路改造,限电,储能设备投资等技术措施的价值评 估方式,且形成应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合,通过分 析应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本,W成本评估 储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网的价值,提高了评估结果的准确性和针对 性。本发明实施例提供了一种准确性和针对性较高的,储能应用价值评估方式,可为选取合 适的提高配电网接纳分布式光伏发电系统能力的技术措施提供基础。
【附图说明】
[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0042] 图1为本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估方法的流程图;
[0043] 图2为储能设备模型的示意图;
[0044] 图3为某村低压配电网的示意图;
[0045] 图4为本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0047] 图1为本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估方法的流程图,参 照图1,该方法可W包括:
[0048] 步骤S100、确定分布式光伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接 入点;
[0049] 为评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值,本发明实施例 需在分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,确定配电网中储能设备的接入点;
[0050] 可选的,本发明实施例考虑储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网的作 用(即防止出现配电网的电压越限和电流过载问题),确定将储能设备的接入点选择在配电 网的电压稳定薄弱节点;本发明实施例可通过局部L指标法,确定各负荷节点的局部指标, 进而将局部指标最大的负荷节点作为电压稳定薄弱节点,将该电压稳定薄弱节点处作为储 能设备的接入点。
[0051] 步骤S110、确定配电网中需要改造的线路;
[0052] 可选的,在配电网中,本发明实施例可W同一条主干线或者分支线为整体,作为需 要改造的线路。
[0053] 步骤S120、至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定技 术措施组合,所述技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的 技术措施组合;
[0054] -技术措施组合由电网线路改造措施,限电措施,储能设备投资措施等多项措施 组成,且为评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值,所确定的技术 措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合;
[0055] 进而在后续确定应用储能设备的技术措施组合的成本,和不应用储能设备的技术 措施组合的成本,W成本评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值;
[0056] 可选的,电网线路改造可W是基于所确定的配电网中需要改造的线路,所对应的 改造措施;储能设备投资可W是基于所确定的配电网中储能设备的接入点,所对应的储能 设备投入措施。
[0057] 步骤S130、确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组 合的成本;
[005引可选的,本发明实施例可根据公式Call = Cc+Cr+Ces+Com确定应用储能设备的技术措 施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本;
[0059] 其中,Call为一技术措施组合的总成本;Cc为该技术措施组合中限电措施对应的限 电损失;Cr为该技术措施组合中分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成 本;Ces为该技术措施组合中储能设备的初投资成本,若该技术措施组合为应用储能设备的 技术措施组合,贝化es对应有具体数值,若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措施组 合,则Ces认为数值为0 ; C?为该技术措施组合中配电网和储能设备的维护成本,若该技术措 施组合为应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本对应有具体数值,若该技 术措施组合为不应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本为0。
[0060] 步骤S140、W所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电 网中的价值。
[0061] 可选的,如果应用储能设备的技术措施组合的成本低,则本发明实施例可W该成 本低的应用储能设备的技术措施组合,实现储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电 网中的应用;如果应用储能设备的技术措施组合的成本高,则本发明实施例可W成本较低 的不应用储能设备的技术措施组合,实现分布式光伏发电系统在配电网中的接入。
[0062] 本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估方法包括:确定分布式光 伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接入点;确定配电网中需要改造的线 路;至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定技术措施组合,所述 技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合;确 定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本;W所确定的 成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值。
[0063] 可W看出,本发明实施例针对现有评估储能设备支撑分布式光伏发电系统接入配 电网中的价值时,没有考虑除储能设备之外的其他措施,单纯研究储能设备价值和实践联 系不紧密的问题,提出了一种考虑电网线路改造,限电,储能设备投资等技术措施的价值评 估方式,且形成应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合,通过分 析应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本,W成本评估 储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网的价值,提高了评估结果的准确性和针对 性。本发明实施例提供了一种准确性和针对性较高的,储能应用价值评估方式,可为选取合 适的提高配电网接纳分布式光伏发电系统能力的技术措施提供基础。
[0064] 可选的,为评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值,本发 明实施例需在分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,确定配电网中储能设备的接入 点;考虑到单个变电站供电区域内储能设备的适宜选点不会太多,且在实际应用中往往不 通过优化方法确定储能设备的选址;因此本发明实施例考虑储能设备在支撑分布式光伏发 电系统接入配电网中的作用(即防止出现配电网的电压越限和电流过载问题),确定将储能 设备的接入点选择在配电网的电压稳定薄弱节点;
[0065] 可选的,本发明实施例可通过局部L指标法,确定电压稳定薄弱节点,从而实现储 能设备的接入点的确定;值得注意的是,局部L指标法具有简便、快捷、实用等特点,常被用 于评价馈线系统各节点的电压稳定程度,本发明实施例基于储能设备在支撑分布式光伏发 电系统接入配电网中的作用,独创性的将局部L指标法应用于储能设备的接入点选择上;
[0066] 可选的,通过局部L指标法确定储能设备的接入点的方式,可W根据如下公式实 现:
[0067]
[0068] 其中,jGaL,aG为配电网中所有发电机的节点集合,址为配电网中所有负荷节点的 集合,k为第j个负荷节点的局部指标,Vd为第d个发电机的复电压,Vj为第j个负荷节点的复 电压,Fw为负荷参与因子。
[0069] 本发明实施例通过上述公式可确定出第j个负荷节点的局部指标,进而得出配电 网中各负荷节点的局部指标;由于局部L指标k取值范围为[0,1],^值越接近1,该节点电压 越容易崩溃,因此本发明实施例可选取局部L指标最大的节点作为电压稳定薄弱节点,进而 在电压稳定薄弱节点处进行储能设备的接入;将电压稳定薄弱节点作为储能设备的接入 点,可有效降低分布式光伏发电系统对配电网电压的影响,提高储能设备在支撑分布式光 伏发电系统接入配电网中的效果。
[0070] 可选的,考虑到分布式光伏发电系统接入配电网,需要进行潮流计算,本发明实施 例可采用电路模型形式的储能设备模型,如图2所示;进而储能设备的容量通过优化确定, 储能设备的出力由运行策略控制;本发明实施例所采用的储能设备模型,与电力系统生产 模拟分析中的储能设备模型具有较大差异,电力系统生产模拟分析中的储能设备模型的充 放电状态往往是在给定约束条件下进行优化得到;而本发明实施例除在给定约束条件下控 制储能设备的工作状态,还定义了储能设备的控制策略,W控制储能设备的工作状态;给定 约束条件如:储能设备充电、放电状态和功率控制需不超过额定容量、需不小于最小允许容 量、需小于规定充电、放电功率等。
[0071] 可选的,储能设备的工作状态分为充电状态、放电状态和闲置状态;本发明实施例 控制储能设备的工作状态的储能设备控制策略主要为:
[0072] 在潮流计算时刻,进行潮流计算,获得最大节点电压标么值;在最大节点电压标么 值大于1.07时,对储能设备进行充电,且充电比例由所有限电量除W所有储能设备的储能 功率得到;在最大节点电压标么值小于1.05时,对储能设备进行放电,且如果根据配电网当 前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率所得到的放电比例大于15%,则W15%的放电 比例对储能设备进行放电,如果根据配电网当前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率 所得到的放电比例小于15%时,则W具体计算得到的放电比例对储能设备进行放电;在最 大节点电压标么值介于1.05和1.07之间时,可置所有储能设备为闲置状态。
[0073] 在设及电网线路改造方面,本发明实施例需要确定配电网中需要改造的线路,并 将确定的需要改造的线路纳入线路更换备选方案库中;
[0074] 可选的,配电网中同一型号线路通常都是一整条线路,不存在类似仿真分析模型 中的节点,因此,在电网线路改造中更换线路通常是整条更换;本发明实施例考虑W同一条 主干线或者分支线为整体,作为需要改造的线路,纳入线路更换备选方案库中;
[0075] 主干线一般就是变压器直接拉出来的线,接在主干线上的都可W认为是分支线。
[0076] 本发明实施例评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值,至 少设及电网线路改造、限电、储能设备投资等各项技术措施;本发明实施例可W电网线路改 造、限电、储能设备投资等各项技术措施为基础,采用智能优化算法进行优化求解,确定出 评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值时,可能用到的多项技术措 施,进而确定出技术措施组合;一技术措施组合可W是电网线路改造、限电、储能设备投资 等多项技术措施的组合;且具体技术措施组合,又分为了应用储能设备的技术措施组合,和 不应用储能设备的技术措施组合;
[0077] 其中,确定技术措施组合的过程中,电网线路改造措施方面得到需要改造的线路 W及改造采用的线路型号;限电措施方面得到各个小时的限电量;储能设备投资措施方面 得到各个储能接入点的储能容量和在各个时间点的充放电情况;
[0078] W电网线路改造、限电和储能设备投资=种技术措施为例,本发明实施例采用智 能优化算法进行优化求解,确定技术措施组合可W是:
[0079] 电网线路改造的属性表示是否改造,在算法里可WO和1来表示,0表示线路不改 造,1表示线路改造;限电则是在每个小时整点根据最大电压来判断,把每个小时的限电量 加起来就得到所有限电量;储能设备投资则是W确定的几个储能设备接入点为基础,其属 性就是运几个接入点上储能设备的容量;进而本发明实施例可将各条线路是否改造、各个 接入点储能设备的容量作为决策变量,通过智能算法进行优化,得到最优的技术措施组合。
[0080] 智能优化算法,简单的理解就是进行几千上万次的测试,针对决策变量不断输入 不同的数值,判断哪个数值输入下得到的结果最优,即寻优出结果最优的决策变量输入值, 得到最优的决策变量输入值,W该最优的决策变量输入值形成最优的技术措施组合;且该 最优的技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组 厶 1=1 O
[0081] 在得出应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合后,本 发明实施例可评估应用储能设备的技术措施组合的成本,及不应用储能设备的技术措施组 合的成本,从而确定出成本最优的技术措施组合;
[0082] 评估一技术措施组合的总成本的公式可W如下:Call = Cc+Cr+Ces+Com;
[00削其中,Call为该技术措施组合的总成本;Cc为该技术措施组合中限电措施对应的限 电损失;Cr为该技术措施组合中分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成 本;Ces为该技术措施组合中储能设备的初投资成本,其中,若该技术措施组合为应用储能设 备的技术措施组合,贝化es对应有具体数值,若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措 施组合,贝化es认为数值为0;CDm为该技术措施组合中配电网和储能设备的维护成本,相应 的,若该技术措施组合为应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本对应有具 体数值,若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本为 0;
[0084] 即不应用储能设备的技术措施组合中,Ces认为数值为0,其总成本可W由公式Call =Cc+Cr+C?确定;应用储能设备的技术措施组合中,Ces对应有具体数值,其总成本可W由公 式Call 二 Cc+Cr+Ces+CDm确走。
[0085] 可选的,在确定限电措施对应的限电损失C。时,本发明实施例可采用如下公式确 定:
[0086]
[0087]其中,Ei,t为t时刻分布式光伏发电系统中电源i的限电量,n为分布式光伏发电系 统中电源的数量,i为分布式光伏发电系统中电源的序数,m为总小时数,如m为8760(表示一 年中的总小时数)或24(表示一天的24小时);t为小时序数,表示m中的第几个小时,Ce为单 位限电量的价值。
[0088] 可选的,在确定分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成本Cr时, 本发明实施例可采用如下公式确定:
[0089]
[0090] 其中,Ch为线路a的单位长度成本,La为线路a的长度,Ra表示线路a是否需要改造, 如果需要改造则Ra为1,如果不需要改造则Ra为0,S表示配电网中线路的数量。
[0091] 可选的,在确定储能设备的初投资成本Ces时,储能设备的初投资成本可W装机容 量和单位装机容量成本的乘积表示,具体可用如下公式确定Ces :
[0092]
[0093] 其中,Ckwb为储能设备b的单位装机容量成本,Pb为储能设备b的装机容量,X为储能 设备的数量,b表示储能设备的序数;
[0094] 可选的,考虑到储能设备的寿命要明显短于光伏发电系统和配电网设备的使用寿 命,因此,储能设备投资成本需要考虑储能设备的更换。
[0095] 可选的,在应用储能设备的技术措施组合中,储能设备的初投资成本Ces可W上述 公苗
确定;而在应用储能设备的技术措施组合中,储能设备的初投资成本 Ces可W认为是0。
[0096] 可选的,配电网和储能设备的维护成本Com,主要包括储能设备和进行改造的电网 设备的维护成本,储能设备的维护成本按照容量进行计算,电网设备的维护成本按照改造 成本的一定比例估算;相应的,在应用储能设备的技术措施组合中,储能设备的维护成本具 有具体数值,在不应用储能设备的技术措施组合中,储能设备的维护成本可W为0;
[0097] 具体的,配电网和储能设备的维护成本Com的确定可通过如下公式实现:
[009引
[0099]其中,Koxb为储能设备b的单位容量维护成本,X为储能设备的数量,b表示储能设备 的序数,Pb为储能设备b的装机容量,Cr为上述指出的分布式光伏发电系统接入配电网引起 的电网线路改造成本,Kr为电网设备维护成本占电网线路改造成本的比例。
[0100] 可W看出,本发明实施例W技术措施组合为单位进行优化,优化目标是电网改造、 限电、储能设备投资等各项技术措施组合成的技术措施组合的总成本最小;可选的,成本计 算需要基于含分布式光伏发电系统和储能设备的配电网的年度8760小时潮流计算结果实 现;
[0101] 本发明实施例可通过成本对比评估储能设备的价值;基于有储能和无储能接入情 况下的技术措施组合情况,计算两种情况下的技术措施总成本,从而对比得到储能支撑分 布式电源接入的价值,即减少的电网改造成本和限电损失。
[0102] 下面对本发明实施例的一个应用过程进行介绍:
[0103] 如图3所示,选择某村低压配电网为案例,该村共有4台公用配变,主变容量为(3* 100+200)kVA,居民160余户,电源为35kV城东站义安镇512线路。35kV城东站主变容量为(8+ 10)kVA,某年度最大负荷为11.7MW;512线路总长为26公里,线路装接容量为12.775MVA;且 该村户表数为217户,其中单相居民用户180户,=相动力用户37户,该某年度最大负荷为 :M64kW;
[0104] 具体应用过程为:
[0105] (1)确定储能接入点
[0106] 考虑到该低压配电网中有4个低压台区,除村南台区外都接入了较多的分布式光 伏,存在电压超标风险,因此拟在除村南台区外的3个台区各选择1个电压薄弱点作为储能 接入点。根据局部L指标法,3个台区的电压薄弱点为dong_232、dongbei_234和nei_231,将 在运3个点接入储能;
[0107] (2)确定线路更换备选方案
[0108] 根据该低压配电网实际情况,设定14条线路更换备选方案,分别是村南变所有线 路、村内变1条主干线和4条分支线、村东北变1条主干线和2条分支线、村东变1条主干线和4 条分支线。进行技术措施组合优化时,电网改造方案对上述14条线路更换进行0和1的优选, 0表示不更换,1表示更换。
[0109] (3)开展技术措施组合优化
[0110] 通过利用遗传优化算法求解,得到有/无储能接入情况下的最优技术措施。
[0111] 无储能接入情况下,最优技术措施如下:村南变不进行电网改造,也不会限电,综 合成本为0;村内变不进行电网改造,但会出现限电,20年的限电损失为11.9万元,则综合成 本为11.9万;村东北变将主干线100-104改成JKLVY-120,改造成本为5.4万,同时仍有少量 限电,20年的限电成本为0.2万,则综合成本为5.6万;村东变将分支线2化LVY-35改成 化LVY-120,改造成本为13.2万,同时仍有限电,20年的限电成本为4.6万,则综合成本为 17.8万元。综上,无储能接入情况下的综合成本为35.3万元。
[0112] 有储能接入情况下,同样开展计算,若按照储能成本1600元/千瓦时考虑,综合成 本为32.1万元。
[0113] (4)储能价值评估
[0114] 对比有、无储能接入情况下的综合成本,则储能的价值为3.2万元。
[0115] 本发明实施例的主要目的是针对现有储能支持分布式电源接入的价值评估研究 没有考虑除储能之外的备选措施、单纯研究储能设备价值和实践联系不紧密的问题,提出 了一种储能支持高比例分布式光伏接入的价值评估方法,利用年度8760小时潮流计算和优 化方法,得到有储能和无储能接入情况下的最优技术措施组合,通过成本对比,评估储能支 撑分布式光伏接入的价值,提高价值评估结果的准确性和针对性;如利用年度8760小时潮 流计算和优化方法,得到有储能和无储能接入情况下的最优技术措施组合,通过成本对比, 评估储能支撑分布式光伏接入的价值,提高价值评估结果的准确性和针对性。
[0116] 下面对本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估系统进行介绍,下 文描述的基于数据处理的储能应用价值评估系统可与上文描述的基于数据处理的储能应 用价值评估方法相互对应参照。
[0117] 图4为本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估系统的结构框图, 参照图4,该系统可W包括:
[0118] 接入点确定模块100,用于确定分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,配电网 中储能设备的接入点;
[0119] 改造线路确定模块200,用于确定配电网中需要改造的线路;
[0120] 技术措施组合确定模块300,用于至少W电网线路改造,限电,储能设备投资的技 术措施为基础,确定技术措施组合,且将技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合, 和不应用储能设备的技术措施组合;
[0121 ]成本确定模块400,用于确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的 技术措施组合的成本;
[0122] 评估模块500,用于W所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接 入配电网的价值。
[0123] 可选的,接入点确定模块100具体可用于:
[0124] 根据公壬
I定各负荷节点的局部指标,其中,j GaL,aG为配电网 中所有发电机的节点集合,3L为配电网中所有负荷节点的集合,k为第j个负荷节点的局部 指标,Vd为第d个发电机的复电压,V功第j个负荷节点的复电压,Fw为负荷参与因子;
[0125] 将局部指标最大的负荷节点处,确定为配电网中储能设备的接入点。
[01 %]改造线路确定模块200具体可用于,W同一条主干线或者分支线为整体,作为需要 改造的线路。
[0127]可选的,成本确定模块400具体可用于:
[012引根据公式Call = Cc+Cr+Ces+C?确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设 备的技术措施组合的成本;
[0129]其中,Call为一技术措施组合的总成本;Cc为该技术措施组合中限电措施对应的限 电损失;Cr为该技术措施组合中分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成 本;Ces为该技术措施组合中储能设备的初投资成本,若若该技术措施组合为应用储能设备 的技术措施组合,贝化es对应有具体数值,若若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措 施组合,则Ces认为数值为0 ; C?为该技术措施组合中配电网和储能设备的维护成本,若该技 术措施组合为应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本对应有具体数值,若 该技术措施组合为不应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本为0。
[0130] 可选的,成太瑜巧摇味400确定限电损失Cc时,具体可用于:
[0131] 根据公3
确定限电损失,其中,Ei,t为t时刻分布式光伏发电系统 中电源i的限电量,n为分布式光伏发电系统中电源的数量,i为分布式光伏发电系统中电源 的序数,m为总小时数,t为小时序数,表示m中的第几个小时,Ce为单位限电量的价值。
[0132] 可选的,成本确定模块400确定电网线路改造成本Cr时,具体可用于:
[0133] 根据公式
确定电网线路改造成本,其中,Q,。为线路a的单位长 度成本,La为线路a的长度,Ra表示线路a是否需要改造,如果需要改造则Ra为1,如果不需要 改造则Ra为0,S表示配电网中线路的数量。
[0134] 可选的,成本确定模块400确定储能设备的初投资成本Ces时,具体可用于:
[0135] 根据公
资定储能设备的初投资成本,其中,Ckwb为储能设备b的 单位装机容量成本,Pb为储能设备b的装机容量,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序 数。
[0136] 可选的,坏*磕吿腊+ 出磕吿IP由网和储能设备的维护成本Com时,具体可用于:
[0137] 根据公式 巧定配电网和储能设备的维护成本,其中Knxb为 储能设备b的单位容量维护成本,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序数,Pb为储能设 备b的装机容量,Cr为所述电网线路改造成本,Kr为电网设备维护成本占电网线路改造成本 的比例。
[0138] 可选的,本发明实施例提供的基于数据处理的储能应用价值评估系统还可W包 括:
[0139] 储能控制模块(未图示),用于在潮流计算时刻,进行潮流计算,获得最大节点电压 标么值;在最大节点电压标么值大于1.07时,对储能设备进行充电,且充电比例由所有限电 量除W所有储能设备的储能功率得到;在最大节点电压标么值小于1.05时,对储能设备进 行放电,且如果根据配电网当前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率所得到的放电比 例大于15%,则W15%的放电比例对储能设备进行放电,如果根据配电网当前负荷、光伏发 电量、和所有储能设备的功率所得到的放电比例小于15%时,则W具体计算得到的放电比 例对储能设备进行放电;在最大节点电压标么值介于1.05和1.07之间时,可置所有储能设 备为闲置状态。
[0140] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所W描述的比较简单,相关之处参见方法部分说 明即可。
[0141] 专业人员还可W进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元 及算法步骤,能够W电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和 软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。运些 功能究竟W硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业 技术人员可W对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是运种实现不应 认为超出本发明的范围。
[0142] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可W直接用硬件、处理器执 行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可W置于随机存储器(RAM)、内存、只读存 储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0143] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明 将不会被限制于本文所示的运些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,包括: 确定分布式光伏发电系统接入配电网场景下,配电网中储能设备的接入点; 确定配电网中需要改造的线路; 至少以电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为基础,确定技术措施组合,所 述技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用储能设备的技术措施组合; 确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本; 以所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电网中的价值。2. 根据权利要求1所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述确 定分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,配电网中储能设备的接入点包括: 根据公5I定各负荷节点的局部指标,其中,jeaL,a c为配电网中所 有发电机的节点集合,为配电网中所有负荷节点的集合,Lj为第j个负荷节点的局部指标, Vd为第d个发电机的复电压,Vj为第j个负荷节点的复电压,Fjd为负荷参与因子; 将局部指标最大的负荷节点处,确定为配电网中储能设备的接入点。3. 根据权利要求1所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述确 定配电网中需要改造的线路包括: 以同一条主干线或者分支线为整体,作为需要改造的线路。4. 根据权利要求1所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述确 定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措施组合的成本包括: 根据公式(^11 = (:。+匕+(^+(^确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的 技术措施组合的成本; 其中,Caii为一技术措施组合的总成本;Cc为该技术措施组合中限电措施对应的限电损 失;Cr为该技术措施组合中分布式光伏发电系统接入配电网引起的电网线路改造成本;Ces 为该技术措施组合中储能设备的初投资成本,若若该技术措施组合为应用储能设备的技术 措施组合,则Ces对应有具体数值,若若该技术措施组合为不应用储能设备的技术措施组合, 则C es认为数值为0;(^为该技术措施组合中配电网和储能设备的维护成本,若该技术措施 组合为应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本对应有具体数值,若该技术 措施组合为不应用储能设备的技术措施组合,则储能设备的维护成本为0。5. 根据权利要求4所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述限 电损失C。的确定过程包括: 根据公商定限电损失,其中,E1,t为t时刻分布式光伏发电系统中电 源i的限电重,分布式光伏友电系统中电源的数量,i为分布式光伏发电系统中电源的序 数,m为总小时数,t为小时序数,Ce为单位限电量的价值。6. 根据权利要求4所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述电 网线路改造成本Cr的确定过程包括: 根据公?I定电网线路改造成本,其中,为线路a的单位长度成 本,La为线路a的长度,1^表示线路a是否需要改造,如果需要改造则1^为1,如果不需要改造 则RaSO,s表示配电网中线路的数量。7. 根据权利要求4所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述储 能设备的初投资成本Ce3s的确定过程包括: 根据公确定储能设备的初投资成本,其中,Ckwb为储能设备b的单位 装机容量成本,Pb为储能设备b的装机容量,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序数。8. 根据权利要求4所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,所述配 电网和储能设备的维护成本C?的确定过程包括: 根据公式》定配电网和储能设备的维护成本,其中Kcixb为储能 设备b的单位容量维护成本,X为储能设备的数量,b表示储能设备的序数,Pb为储能设备b的 装机容量,Cr为所述电网线路改造成本,Kr为电网设备维护成本占电网线路改造成本的比 例。9. 根据权利要求1所述的基于数据处理的储能应用价值评估方法,其特征在于,还包 括: 在潮流计算时刻,进行潮流计算,获得最大节点电压标么值;在最大节点电压标么值大 于1.07时,对储能设备进行充电,且充电比例由所有限电量除以所有储能设备的储能功率 得到;在最大节点电压标么值小于1.05时,对储能设备进行放电,且如果根据配电网当前负 荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率所得到的放电比例大于15%,则以15%的放电比例 对储能设备进行放电,如果根据配电网当前负荷、光伏发电量、和所有储能设备的功率所得 到的放电比例小于15%时,则以具体计算得到的放电比例对储能设备进行放电;在最大节 点电压标么值介于1.05和1.07之间时,置所有储能设备为闲置状态。10. -种基于数据处理的储能应用价值评估系统,其特征在于,包括: 接入点确定模块,用于确定分布式光伏发电系统接入配电网的场景下,配电网中储能 设备的接入点; 改造线路确定模块,用于确定配电网中需要改造的线路; 技术措施组合确定模块,用于至少以电网线路改造,限电,储能设备投资的技术措施为 基础,确定技术措施组合,且将技术措施组合分为应用储能设备的技术措施组合,和不应用 储能设备的技术措施组合; 成本确定模块,用于确定应用储能设备的技术措施组合,及不应用储能设备的技术措 施组合的成本; 评估模块,用于以所确定的成本,评估储能设备在支撑分布式光伏发电系统接入配电 网的价值。
【文档编号】G06Q10/06GK106022627SQ201610366210
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】黄碧斌, 洪博文, 胡静, 李琼慧, 王基, 王彩霞, 雷雪娇
【申请人】国家电网公司, 国网能源研究院, 国网湖北省电力公司
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