一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法与流程

本发明涉及电能云储能灵活调控方法，具体为一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法。

背景技术：

1、近年来，电气工程领域发生了重大变化，在新能源方面，以光伏、风电为主的新能源装机容量不断增长，尤其在配电网侧，分布式光伏装机容量占比不断提高，给配电网的安全稳定运行带来了极大的挑战；在智能通信方面，信息通信技术和人工智能技术等在电力系统中的得到快速应用，新型电力系统、智能电网不断形成，电网物理信息深度融合和有效交互，有利于实现源、网、荷、储各环节资源整合、协调互补、相互支撑。储能装置作为配电网电力资源的一个重要补充，在电网削峰填谷、需求响应、功率支撑、无功补偿、潮流优化等方面发挥了重要的作用，但随着储能设备的多样化和分散化，储能设备统一管理困难，导致储能设备利用效率不高，成本损耗大。基于这样的一个背景下，共享储能、云储能等储能装置运行管理机制应运而生，共享储能和云储能都通过储能资源提供商作为中介，合理调整了区域微网侧用电计划和优化了电网侧峰谷差，实现了储能资源的统一管理和高效利用；因此研究云储能模式下，有源配电网区域微电网灵活优化调控方法，对实现区域微网分布式光伏高效消纳具有重要意义。

2、云储能平台管理下的集中式储能电站通过制定合理的储能电价，并在电网用电低谷时段充电，在用电高峰时段向微网放电这一基本策略来调整电网负荷曲线，从而获取收益。因此，储能电站的售电和购电价格是储能电站和区域微网间的利益关系纽带，其值的大小对储能侧的收益和区域微网侧的用电成本密切相关，如售电价过高会增加区域微网的用电成本，减少微网租赁储能意愿；售电价过低则会影响储能侧收益，降低储能侧扩增储能装置意愿；有源配电网安装了大规模分布式光伏和集中式储能装置，由于不同区域光伏出力和负荷特性差异非常大，为了更大提高光伏消纳利用率，充分发挥储能对整个有源配电网多区域光伏的波动平抑与高效消纳的作用，有必要制定云储能差异化调控方法，针对不同区域光伏划分不同的微电网，通过制定云储能差异化定价机制，最大限度提高多区域分布式光伏消纳率；但现有大多数关于云储能或共享储能与微电网联合优化运行研究中，对不同类型区域微网储能电站的定价方式多为统一定价，缺乏对不同类型区域微网的差异化定价策略，为此申请人提出了一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法，基于云储能管理策略，建立关于配电网多区域微网的双层优化模型，实现云储能模式下有源配电网的多区域分布式光伏高效消纳。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法，方法基于云储能管理策略，建立关于配电网多区域微网的双层优化模型，实现云储能模式下有源配电网的多区域分布式光伏高效消纳；具体为：1)建立上层优化模型，以集中式储能电站和配电网的区域微网一天的运行成本最小为优化目标，针对不同类型的微网决策出不同的集中式储能电站的售电和购电价格；2)建立下层优化模型，基于上层优化模型决策出的集中式储能电站的售电和购电价格，以区域微网运行成本最小为优化目标，决策出区域微网需要从储能电站和电网购买的电功率，合理安排储能充放电的功率和充放电的时间，在保证区域微网的分布式光伏被高效消纳的同时还可以降低微网用电成本。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法，其特征在于：所述考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法针对有源配电网不同区域分布式光伏发电和负荷特性存在较大差异的问题，将配电网中不同区域的分布式光伏划分为不同微电网，通过制定云储能差异化定价机制，最大限度提高多区域分布式光伏消纳；具体为：

4、建立上层优化模型；以集中式储能电站和配电网的区域微网一天的运行成本最小为优化目标，充分考虑电功率平衡、光伏功率、储能电池容量、储能电池充放电功率、储能电池充放电次数、储能电站售电和购电价格、区域微网向电网购电和售电和柔性负荷的约束条件，针对不同类型的微网决策出不同的集中式储能电站的售电和购电价格；

5、建立下层优化模型；基于上层优化模型决策出的集中式储能电站的售电和购电价格，以区域微网运行成本最小为优化目标，充分考虑电功率平衡、光伏功率、储能电池容量、储能电池充放电功率、储能电池充放电次数、储能电站售电和购电价格、区域微网向电网购电和售电和柔性负荷的约束条件，决策出区域微网需要从储能电站和电网购买的电功率，通过在用电高峰时段租赁储能容量，可以在保证光伏高效消纳的同时降低用电成本。

6、进一步的，所述步骤1)建立上层优化模型中的集中式储能电站的运行成本包括：：储能电池充电时向电网买电的成本和支付区域微网向储能电池售电的成本，收益包括向电网和区域微网放电收益以及向区域微网租赁储能的收益；区域微网的运行成本包括租赁储能成本、从储能电站和电网买电的成本以及弃光惩罚成本，收益包括参与电网需求响应收益；模型可表示为：

7、集中式储能电站一天的总成本：

8、

9、区域微网一天的总成本：

10、

11、式中，fe表示储能电站一天的运行成本，fw表示区域微网一天的运行成本，分别表示储能电站支付电网的用电成本、向区域微网售电的收益和区域微网租赁储能容量的服务费用；分别表示为区域微网从电网购电/售电成本、支付给储能电站的租赁服务费、从储能电站购电/售电成本、弃光惩罚成本以及参与需求响应收益。

12、进一步的，所述储能电站支付电网的用电成本、向区域微网供电的收益和向区域微网租赁储能收取的服务费用表示为：

13、

14、

15、

16、式中，i表示区域微网编号；n表示总区域微网数；t表示调度时段编号；t表示总的调度时段数，这里取为24小时；分别表示储能电池在t时刻的充放电功率；表示电网的售电或购电价格；表示储能电站的售电或购电价格；γea表示储能的租赁费用；表示区域微网i在t时刻向储能电站买或卖的电功率。

17、进一步的，所述区域微网从电网购电/售电成本、支付给储能电站的租赁服务费和放/充电费用、弃光惩罚费用以及参与需求响应收益，具体表示为：

18、(1)从电网购电/售电成本

19、

20、(2)从电网储能电站购电/售电成本

21、

22、(3)弃光惩罚费用

23、

24、式中，表示弃光惩罚价格；表示弃光量；

25、(4)参与需求响应收益

26、

27、式中，表示区域微网i在t时刻的实际负荷功率；表示区域微网i在t时刻的预测负荷功率；表示区域微网i在t时刻的不可变负荷功率；表示区域微网i在t时刻削减后的柔性负荷功率；表示区域微网i在t时刻的削减前柔性负荷功率；ω表示柔性负荷在总负荷中的占比，这里简单认为柔性负荷与总负荷成比例关系；

28、

29、

30、式中，表示区域微网i在t时刻削减的柔性负荷功率；表示参与需求响应的补偿价格。

31、进一步的，所述步骤2)中电功率平衡、光伏功率、储能电池容量、储能电池充放电功率、储能电池充放电次数、储能电站售电和购电价格、区域微网向电网购电和售电和柔性负荷的约束条件具体表示如下：

32、(1)电功率平衡约束

33、

34、式中，表示区域微网i在t时刻向电网买或卖的电功率；表示区域微网i在t时刻实际消纳的光伏功率；表示区域微网i在t时刻的实际负荷功率；

35、(2)光伏功率

36、

37、式中，分别为光伏有功功率的实际消纳值、预测值和弃光量；

38、(3)储能电池容量约束

39、

40、

41、式中，et表示储能电池在t时刻的容量；emax、emin分别表示储能电池剩余容量的上下限约束；分别表示储能电池的充放电效率；

42、(4)储能电池充放电功率约束

43、

44、式中，分别表示储能电池充放电状态，为0/1型整数变量；分别表示储能电池每小时的充放电功率；

45、其中，

46、

47、

48、式中，分别表示储能电站向区域微网i售电或购电的功率约束限值；

49、(5)储能电池充放电次数约束

50、

51、式中，表示储能电池在一个调度周期内最大的充放电次数；

52、(6)储能电站售电或购电价格约束

53、

54、(7)区域微网向电网购电或售电约束

55、

56、式中，分别表示区域微网i在t时刻向电网购电或售电状态，1表示区域微网需要向电网购电，0表示区域微网向电网售电；分别表示区域微网i向电网售电或购电的功率限值；

57、(8)柔性负荷约束

58、

59、进一步的，所述步骤2)中建立下层优化模型中的区域微网的运行成本包括储能电站放/充电量到临界值时，需要从电网购电/售电的成本、支付给储能电站的租赁服务费和放/充电费用、弃光惩罚费用以及参与需求响应收益，具体模型表示为：

60、

61、本发明提供考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法，方法基于云储能管理策略，建立关于配电网多区域微网的双层优化模型，实现云储能模式下有源配电网的多区域分布式光伏高效消纳；具体为：1)建立上层优化模型，以集中式储能电站和配电网的区域微网一天的运行成本最小为优化目标，针对不同类型的微网决策出不同的集中式储能电站的售电和购电价格；2)建立下层优化模型，基于上层优化模型决策出的集中式储能电站的售电和购电价格，以区域微网运行成本最小为优化目标，决策出区域微网需要从储能电站和电网购买的电功率，合理安排储能充放电的功率和充放电的时间，在保证区域微网的分布式光伏被高效消纳的同时还可以降低微网用电成本；带来的好处是：

62、1、一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法通过基于云储能模式下，制定不同的储能电站电价，对配电网中含分布式光伏的不同区域微电网进行差异化调控，有利于实现区域分布式光伏高效消纳，；

63、2、一种考虑配电网分布式光伏高效消纳的云储能灵活调控方法以区域微网运行成本最小为优化目标，决策出区域微网需要从储能电站和电网购买的电功率，合理安排储能充放电的功率和充放电的时间，在保证区域微网的分布式光伏被高效消纳的同时还可以降低微网用电成本。