基于储能系统的主动负荷多目标协调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力技术领域，尤其设及一种基于储能系统的主动负荷多目标协调控 制方法。
【背景技术】
[0002] 智能需求侧是智能电网在用电侧的延伸，属于智能电网的重点和热点研究领域。 与传统需求侧不同，智能需求侧中不仅出现了分布式可再生能源和储能装置，新能源发电 的波动性带来的电能质量问题、潮流的双向流通特性都对原有的检测与控制方法都提出了 极大地挑战；同时，得益于通信技术的高速发展，用电设备与电网之间存在信息交互的可 能，使得需求侧的可观性和可控性得到极大加强，为智能需求侧的实现提供了坚实保障。
[0003]智能需求侧将通信技术与电力控制技术相结合，控制对象由传统的被动式负荷转 变为具有主动性的分布式电源、储能，W及可控负荷。分布式可再生能源出力的随机性、间 歇性和波动性对电能质量、系统稳定和电网调度提出了挑战，需要利用储能装置改善电能 质量、抑制功率波动、提高电能利用效率。此外，储能系统还可为智能需求侧提供电压支撑 和不间断电源供应UninterruptedPowerSupply,UP巧，缓解电网高峰阻塞W及分时电价 管理等。
[0004] 因此，结合储能系统参与响应的特点，研究一种基于多目标优化来同时兼顾用户 侧和电网侧利益的储能系统参与响应的主动负荷协调控制方法，在确保用户和电网安全的 前提下，实现捜集、整理电价信息、气象信息和用户用能需求，规划、控制储能系统的出力。 在不改变用户用能意愿的前提下，优化馈电和用电行为，提高经济效益。
[0005]目前，有关文献对于智能需求侧储能系统的协调控制研究仅限于理论阶段，现有 控制策略主要缺陷在于：一方面，没有综合需求侧负荷的控制特性和供电信息，没能在最大 限度满足用户用能需求的前提下制定合理的控制方案；另一方面，现有的优化策略没能同 时兼顾电网运营商和用户的利益，没能同时实现经济效益和社会效益的提升。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于，克服现有智能需求侧控制策略的缺陷，从避免 联络线功率过大W及提高用户和电力公司经济效益的角度出发，提出一种基于储能系统的 主动负荷多目标协调控制方法，在保证用户和电网安全的前提下，通过收集整理电价信息、 气象信息和用户用能需求，来规划、控制智能需求侧储能系统出力，实现经济效益和社会效 益的提升。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于储能系统的主动负荷多目标协调 控制方法，包括：
[000引设置参数，所述参数包括：控制精度T，控制权重系数鮮、嘴W和嘴。，储能系 统最大充放电转换次数Ntdm。、，储能系统最小充/放电持续时间Tmi。，储能系统充电截止荷 电状态SOCm。、，储能系统放电截止荷电状态SOCmi。;其中，所述控制精度T= 1440/N，表示 将当日的1440分钟分成N个长度为T的时间段，W.。，表示联络线功率Pp。。的权重系数， 巧?,"表示用户经济效益B。。的权重系数，巧J,。表示电力公司运营效益B。。的权重系数，且 仍户十份H+份H=1;
[pcc 已' .。色0
[0009] 获取数据，所述数据包括基于气象预测的当日第n个时间段的需求侧电源出力 Ppy (n)、储能系统荷电状态SOC(n)、用户用电需求L(n)，W及电网高峰时间段tp、电网低谷 时间段ty、电网高峰电价U。和电网低谷电价U 12;其中，n = 1，2, 3…N ;
[0010] 从储能系统的出力控制曲线中筛选出符合约束条件的有效控制曲线组合c(n)= (Ci(n)，C2(n)，…，Ci(n)，…，Cm(n)}，其中，m为有效控制曲线数量；
[0011] 根据所述有效控制曲线组合和采集的所述数据计算得到联络线功率Pp。。、用户经 济效益Bue和电力公司运营效益B。。；
[0012]将联络线功率Pp。。、用户经济效益Bue和电力公司运营效益B。。进行归一化处理后， 得到优化目标函数F，其中，
[0013] F 二巧艺(似/' - //，, + 份"./巧"+ 份".)
[0014] 式中，%。=妍％。。?巧《表示归一化后的联络线功率，
-表 T 1 示归一化后的用户经济效益，^ =罗％。?^表示归一化后的电力公司运营效益， 戶,和口U"分别表示联络线功率Ppcc、用户经济效益Bue和电力公司运营效益B… 的归一化系数；
[0015] 依次将所述有效控制曲线组合带入优化目标函数F，逐步计算并获取优化目标函 数F为最小值时的有效控制曲线，作为最优出力曲线；
[0016] 储能系统按照所述最优出力曲线的控制指令进行额定功率充/放电。
[0017] 进一步的，所述根据所述有效控制曲线组合和采集的所述数据计算得到联络线功 率Pp。。、用户经济效益B。。和电力公司运营效益B。。，具体包括：
[0018] 根据所述有效控制曲线组合和采集的所述数据，计算得到联络线功率Pp。。，其中， 巧
[001 引 '巧CC= I戶脚(巧)|，式中，Ppcc(n) =Pp? +C(n).Pes-PfU(D)-(Pac(n)-Pac?)， Ppcc (n)表示第n个时间段的联络线功率，Pes表示储能系统的额定充电/放电功率，P a>) 为第n个时间段可转移用电时间的负荷总功率，Pg"(n)为第n个时间段参与响应的主动负 荷功率和，Pfu (n)第n个时间段的用电时间固定的负荷总功率；
[0020]根据所述有效控制曲线和采集的所述数据计算得到用户经济收益B。。，其中， N
[0021 ]遺游二艺度…又巧）、式中，Bue (n)二 Brc (n) +Bss (n) -Cbe (n)， 巧二I
[0022] ^P,.r(?) =P,An)+C{n) /I-P,,in) - (PJn) -PJn)) C如("）= -(""+"12) ?吃，C(")， PpM<0 '公巧) = ivC(。)，〇<戶'"'(。） 度.(巧)-fC.、)， /心,（巧）<〇 公."("）=.Wh ("MG,(巧)-Cl,'(巧))，0 </^，,,("） ―，
[002引 Bue(n)表示第n个时间段的用户经济收益，Pn(n)为第n个时间段的余电上网功率， Cb>)为第n个时间段的用户支出的购电费用，Brc(n)为第n个时间段的用户余电上网补 贴的收益，Bgg(n)为第n个时间段的用户自发自用补贴收益，U2为用户余电上网电价，U3为 用户自发自用电价； N'
[0024]根据采集的所述数据计算得到电力公司运营效益Bue,其中，S,,,=S巧.,?，式 巧；i 中，Be。(n) = Cbt(D)-C' b?+Cai(n)-C' ai(n)+B' Se (n)-Bse (n)+B' Id(D)-Bid (n)，
[00巧] '(;/，,批)=I/。, ?W(")-f巧/I)) +w,:。?撕0G, (,?)二的,'(巧")+ 巧/?) -A戶的))+ "怕?公("） CA打)二 0 C;,! (U)二U、。.AF(U) 度",(巧）二的，+W,2) ?戶("） 公二的,+iVj.W。) -， 度")二 0 ITJn)二Au'（S(n)-S'W)
[0026]Be。(n)表示第n个时间段的电力公司运营效益，Cbt(n)表示第n个时间段电力公司 向电厂购电成本及输电成本，Qi(n)表示第n个时间段电力公司实施主动负荷补偿的成本， Bw(n)表示第n个时间段电力公司卖电收益，Bid(n)表示第n个时间段电力公司间接收益； Um和U。2分别为电力公司有功功率和无功功率的购买电价，U1。为主动负荷补偿电价，k。为 单位视在功率收益单价，P(n)为每个时段用能总需求，保持不变，AP(n)为第n个时间段主 动负荷响应功率，S(n)和Pi(n)+jQi(n)为主动负荷响应前第n个时间段电力公司购买功率 和线路损耗功率，S'（n)和IV(n)+jQ/ (n)为主动负荷响应后第n个时间段电力公司购买 功率和线路损耗功率。
[0027]
[0028] '_1，《居'託)(：<乂乂',"。、' 巧姆:二 <.0.， ， 、1，化^ ^cu：^S(X： ?u二0,tQtp M"二0，t et、.'
[002引
：，td0_tc>Tmin，tc0_td>Tmin，Ncd《NC血ax，L(n) =-(I-k(n)).Pi，0《Pacr(n)《Pac，-Pes-Ppv(n) <AP(n)《P(n) +Pm，Pacr(n) =k(n).Pi= AP(n)-C(n).Pes-Ppv(n)，0《k(n)《l，C(n)GQ"n)
[0030]N。和Nd分别为持续充电和放电时间段个数，Ntd为一天内充放电总次数，td。为储能 系统从充电状态转变为放电或热备用状态的时间点，t。。为储能系统从放电状态转变为充电 或热备用状态的时间点，td与t。为储能系统从充/放电或热备用状态转变为放/充电状态 的时间点，Qew为C(n)的取值约束。
[0031] 实施本发明，具有如下有益效果：
[0032] 1、引入了储能系统出力控制曲线的概念，储能系统作为双极性主动负荷，既能作 为负载，又能作为电源，对它的控制主要W电网功率平抑为出发点，同时考虑储能系统本身 的成本效益。基于气象预测和日前负荷量做出对应各时段需求侧发电功率曲线和负荷功率 曲线；在得到上述参数之后，依次计算出储能系统不同出力控制曲线所对应多目标函数，再 利用冒泡