一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法及系统与流程

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法及系统。

背景技术：

我国可再生能源近几年得到快速发展，尤其是风力发电和光伏发电，但是随之而来的是新能源消纳和对电网电压、频率的影响等问题。储能技术为这些问题带来了一种行之有效的解决方法，目前，从产业化角度讲，储能处于刚刚发展的阶段，远未达到风电和光伏的这种发展趋势和装机规模，因此储能的发展具有广阔的前景。

目前较为成熟的技术是化学储能技术，诸如锂离子电池、铅炭电池和液流电池，尤其在削峰填谷的应用场景下，化学储能是较为合适的选择。化学储能的若干关键技术为：储能本体技术、储能变流器技术、储能规划和储能控制技术等。现有储能系统通常安装在新能源场站，不能从电力系统的角度对储能系统进行规划。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法，包括以下步骤：

获取储能系统节点的功率和电压；

基于获取的储能系统节点的功率和电压以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解，得到分布式储能系统的功率、容量和接入位置；

基于所述分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划。

优选的，所述基于获取的储能系统变流器功率以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解，获得最优解对应的分布式储能系统的功率、容量和接入位置，包括：

将有功网损最小和电压波动最小的函数采用线性加权和的方法聚合为单一目标函数；

基于约束条件和所述储能系统变流器的功率采用遗传算法对所述单一目标函数进行求解，获得最优解；

基于所述最优解确定分布式储能系统的功率、容量和接入位置。

优选的，所述单一目标函数，表达式如下：

f＝αf1+βf2

式中，f为单一目标函数；f1为有功网损的目标函数；f2为电压波动的目标函数；α为f1的权重；β为f2的权重。

优选的，所述有功网损的目标函数f1，按下式计算：

式中：pij_t为第t时间段节点i到节点j的有功功率网损；t＝1,2,3…b表示时间段，每个时间段为a分钟，b＝24*60/a。

优选的，所述电压波动的目标函数f2，按下式计算：

式中：t＝1,2,3…b表示时间段，每个时间段为a分钟，b＝24*60/a；v为容量；为节点i一天b个时段的电压波动的方差；vi_t为节点i在t时刻的电压；为节点i在t时刻的额定电压。

优选的，所述基于所述分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划，包括：

采用潮流计算获得每个时间段内每个支路和节点的功率和电压；

基于分布式储能系统节点的功率和有功网损的目标函数获得有功网损最小时的节点；

基于所述有功网损最小时的节点确定分布式储能系统储能的接入位置；

基于所述接入位置、电压和所述电压波动的目标函数计算接入的储能容量。

优选的，所述预先设定的约束条件，如下式：

式中：pi_t为第t时间段节点i的有功功率；qi_t为第t时间段节点i的无功功率；为节点i的电压的共轭向量；gij为线路ij的电导；bij为线路ij的电纳。

一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划系统，所述系统包括：

获取模块：用于获取储能系统节点的功率和电压；

求解模块：用于基于获取的储能系统节点的功率和电压以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解分布式储能系统的功率、容量和接入位置；

规划模块：用于基于获得的分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划。

优选的，所述求解模块，包括：聚合单元和求解单元；

所述聚合单元，用于将有功网损最小和电压波动最小的函数采用线性加权和的方法聚合为单一目标函数；

所述求解单元，用于基于约束条件和所述储能系统变流器的功率对所述单一目标函数进行求解。

优选的，所述规划模块，包括：第一获取单元、第二获取单元、确定单元和计算单元；

所述第一获取单元，用于采用潮流计算获得每个时间段内每个支路和节点的功率和电压；

所述第二获取单元，用于基于分布式储能系统节点的功率和有功网损的目标函数获得有功网损最小时的节点；

所述确定单元，用于基于所述有功网损最小时的节点确定分布式储能系统储能的接入位置；

所述计算单元，用于基于所述接入位置、电压和所述电压波动的目标函数计算接入的储能容量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法，获取储能系统节点的功率和电压；基于获取的储能系统节点的功率和电压以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解，得到分布式储能系统的功率、容量和接入位置；基于所述分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划，从电力系统的角度对分布式储能进行了规划，既可以提高系统的新能源消纳能力，又可以减小电力系统的网损和电压波动，为新能源和电力系统的融合提供了较好的媒介。

2、本发明提供的一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法，从电力系统和新能源消纳两方面考虑分布式储能系统的规划问题，建立了多目标优化模型和相应的约束条件。

3、本发明提供的一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划方法，实现了分布式储能系统的优化配置和选址，既能缓解新能源的消纳问题，减少弃风弃光，又能从电力系统的角度减小系统网损和电压波动。

附图说明：

图1为本发明的分布式储能规划实施方法流程图；

图2为本发明的分布式储能规划计算方法流程图；

图3为本发明的计算每日所需的最大功率和容量的流程图；

图4为本发明的选择合适的储能系统的总功率和容量的流程图；

图5为本发明的确定各个分布式储能的分功率、容量和接入位置的流程图；

图6为本发明的分布式储能系统接入区域电网示意图；

其中，1表示接入节点1，2表示接入节点2,……,24表示接入节点24,es表示安装的储能。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1:

本发明的实施方法流程图如图1所示：

步骤1：获取储能系统节点的功率和电压；

步骤2：基于获取的储能系统变流器功率以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解分布式储能系统的功率、容量和接入位置；

步骤3：基于获得的分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划。

具体如图2所示：

步骤1：获取储能系统节点的功率和电压；

计算每日所需的最大功率和容量如图3所示，获取区域电网一年内每天的电源、负荷、光伏和风电的历史数据，数据采样精度为十五分钟；

计算一年之中每日用于削峰填谷所需的储能设备最大功率

其中，ppv为光伏发电十五分钟级功率，pw为风电十五分钟级功率，ps为其他电源十五分钟级功率，pl为十五分钟级网损功率，pl为十五分钟级负荷功率，d为一年内第d天,t为采样时间。

计算一年之中每日用于削峰填谷所需的最大容量

其中，t为储能吸收功率最大连续时间，为15分钟的整数倍。

计算一年中总功率和总容量，如图4所示：

统计所得一年中每日所需最大的储能功率和容量，得到其离散概率分布函数其中和分别为每天最大功率和能量对应的概率；

根据要求在期望的概率下，选择对应的储能系统的功率和容量，即为储能系统的总功率pes和总容量ees；

步骤2：基于获取的储能系统变流器功率以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解分布式储能系统的功率、容量和接入位置；

如图5所示，具体包括：

建立以最小网损和最小电压波动为目标的多目标优化函数，以有功网损为最小的目标函数：以电压波动为最小的目标函数：采用线性加权和的方法将f1和f2聚合为单一目标函数，f＝αf1+βf2，其中pij_t＝pi_t-pj_t为第t时间段支路ij的有功功率损耗，每段时间t代表15分钟，一天内共96个时段，为节点i一天96时段的电压波动的方差，vi_t和分别为节点i在t时刻的电压和额定电压，α和β分别为目标函数f1和f2对应的权重，α+β＝1，可以根据需求或经验选择其大小；

建立步骤301中目标函数的约束条件，(1)潮流约束pi＝px+pji为节点j流入i的功率与储能功率之和，qi为无功功率，为节点i的电压的共轭向量，gij、bij分别为线路ij的电导和电纳，节点i无储能则px＝0，因此，如果通过目标函数求得px＝0时，表示该节点不安装储能系统；(2)各个分布式储能的功率、容量的和等于总功率、总容量(3)结点电压约束vi,min≤vi≤vi,max；(4)支路功率约束-pij,max≤pij≤pij,max；(5)储能设备的荷电状态约束socmin≤soct≤socmax，soct＝soct-1+δtpx_tη/ex；(6)储能设备的充放电的最大功率约束|pes|≤pmax。

步骤3：基于获得的分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划。

求解目标函数，由于实际中储能系统的变流器的功率通常为5kw、10kw、30kw等，求解过程中可以优先求解功率为5的整数倍的解，得到各分布式储能的功率、容量和接入位置，接入位置为区域电网中任意节点。

如图6所示，分布式储能系统的接入位置，即在区域电网中储能系统应接入的节点，在区域电网中的节点1和6建有风电场，节点19和23建有光伏电站，通过本发明中所述方法，可以得到需要安装储能的节点为1、10、15和20，并对应不同的安装功率和容量。

实施例2

基于同一发明构思，本发明还提供一种用于区域电网削峰填谷的分布式储能规划系统，所述系统包括：

获取模块：用于获取储能系统节点的功率和电压；

求解模块：用于基于获取的储能系统节点的功率和电压以有功网损最小和电压波动最小为目标进行求解分布式储能系统的功率、容量和接入位置；

规划模块：用于基于获得的分布式储能系统的功率、容量和接入位置进行规划。

优选的，所述求解模块，包括：聚合单元和求解单元；

所述聚合单元，用于将有功网损最小和电压波动最小的函数采用线性加权和的方法聚合为单一目标函数；

所述求解单元，用于基于约束条件和所述储能系统变流器的功率对所述单一目标函数进行求解。

优选的，所述规划模块，包括：第一获取单元、第二获取单元、确定单元和计算单元；

所述第一获取单元，用于采用潮流计算获得每个时间段内每个支路和节点的功率和电压；

所述第二获取单元，用于基于分布式储能系统节点的功率和有功网损的目标函数获得有功网损最小时的节点；

所述确定单元，用于基于所述有功网损最小时的节点确定分布式储能系统储能的接入位置；

所述计算单元，用于基于所述接入位置、电压和所述电压波动的目标函数计算接入的储能容量。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程和方框、以及流程图和方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。