一种储能系统选址方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及一种储能系统选址方法、系统及存储介质，属于储能系统优化控制领域。


背景技术：

2.随着经济的迅速发展，电力用户用电量增大，对电压质量的要求越来越高。一方面，在用户用电高峰期时，较高需求的有功功率流过线路，线路损耗大，电压降落严重，电压偏低问题出现；另一方面，由于配电系统建设水平相比于发、输电系统落后，导致配电网电压质量问题更为突出。目前电压质量问题中尤以电压偏低、电压波动和供电电压偏差最为常见。针对此类问题，传统解决措施如新建或扩容配电设备等手段相继被应用，但存在投资成本高，设备利用率低的不足。
3.储能系统(energy storage system，ess)能量响应迅速，具备“低储高发”的优点，可缓解用电高峰期供电紧张的局面，同时亦能解决应用无功补偿装置时无法填补有功缺额的难题，达到改善电压偏低的目的，提高配电网的电压质量。接入配电网的储能系统通过与负荷侧交互，优化系统性能，考虑ess的运行调度与系统负荷状况配合运行，可节省投资、降低网损、提高系统的电压质量，为更好地利用分布式储能的优点，进一步发挥其对配电网的积极作用，选取合适的接入位置(即选址)十分重要。
4.储能系统在改善配电网的电压质量过程中，节点电压灵敏度是储能系统选址的重要评价指标，因此需要对配电网节点电压的灵敏度进行分析，但配电网节点电压灵敏度计算复杂，选址效率不高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种储能系统选址方法、系统及存储介质，解决了采用节点电压灵敏度选址效率不高的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.一种储能系统选址方法，包括：
8.根据配网模型，对储能系统接入配网前的节点电压分布进行分析，获取相邻节点之间的电压落差模型；
9.根据相邻节点之间的电压落差模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型；
10.根据节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，计算节点电压平方项灵敏度；其中，节点电压平方项灵敏度为节点电压平方项对节点接入负荷功率的偏导数；
11.根据节点电压平方项灵敏度，计算评价指标；
12.根据评价指标和预设规则，确定储能系统选址。
13.配网模型为经过馈线网络等值后的配网模型。
14.相邻节点之间的电压落差模型为：
[0015][0016]
其中，δu为节点i与节点i+1之间的电压落差，ui为节点i的电压，u
i+1
为节点i+1的电压，p
i+1
为节点i+1的有功，q
i+1
为节点i+1的无功，r
i+1
为节点i与节点i+1之间线路的电阻，x
i+1
为节点i与节点i+1之间线路的电抗。
[0017]
根据相邻节点之间的电压落差模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，包括：
[0018]
根据相邻节点之间的电压落差模型，获取相邻节点电压平方项之间的关系模型；
[0019]
根据相邻节点电压平方项之间的关系模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型。
[0020]
相邻节点电压平方项之间的关系模型为：
[0021][0022]
其中，ui为节点i的电压，u
i-1
为节点i-1的电压，pi为节点i的有功，qi为节点i的无功，ri为节点i-1与节点i之间线路的电阻，xi为节点i-1与节点i之间线路的电抗。
[0023]
节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型为：
[0024][0025]
其中，ui为节点i的电压，u0为变电站母线电压，n为节点总数，p
lm
为节点m处负荷功率的有功部分，q
lm
为节点m处负荷功率的无功部分，rk为节点k-1和节点k之间线路的电阻，xk为节点k-1和节点k之间线路的电抗，k为节点i的上游节点。
[0026]
评价指标计算公式为：
[0027][0028]
其中，ai为节点i电压平方项灵敏度对应的评价指标，n为节点总数，p
li
为节点i处负荷功率的有功部分，q
li
为节点i处负荷功率的无功部分，rk为节点k-1和节点k之间线路的电阻，xk为节点k-1和节点k之间线路的电抗，k为节点i的上游节点，δ为权重。
[0029]
预设规则为：选择灵敏度评价指标最大的节点，作为储能系统接入地址。
[0030]
一种储能系统选址系统，包括：
[0031]
电压落差模块：根据配网模型，对储能系统接入配网前的节点电压分布进行分析，
获取相邻节点之间的电压落差模型；
[0032]
平方项模块：根据相邻节点之间的电压落差模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型；
[0033]
灵敏度计算模块：根据节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，计算节点电压平方项灵敏度；其中，节点电压平方项灵敏度为节点电压平方项对节点接入负荷功率的偏导数；
[0034]
指标计算模块：根据节点电压平方项灵敏度，计算评价指标；
[0035]
选址模块：根据评价指标和预设规则，确定储能系统选址。
[0036]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行储能系统选址方法。
[0037]
本发明所达到的有益效果：本发明采用节点电压平方项灵敏度替代传统的节点电压灵敏度，通过节点电压平方项灵敏度计算评价指标，进行储能系统选址，相较于传统的方法，大大降低了计算复杂度，增强了选址效率。
附图说明
[0038]
图1为本发明方法的流程图；
[0039]
图2为真实配网馈线拓扑结构图；
[0040]
图3为配网简化图。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0042]
如图1所示，一种储能系统选址方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤1，根据配网模型，对储能系统接入配网前的节点电压分布进行分析，获取相邻节点之间的电压落差模型；
[0044]
步骤2，根据相邻节点之间的电压落差模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型；
[0045]
步骤3，根据节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，计算节点电压平方项灵敏度；其中，节点电压平方项灵敏度为节点电压平方项对节点接入负荷功率的偏导数；
[0046]
步骤4，根据节点电压平方项灵敏度，计算评价指标；
[0047]
步骤5，根据评价指标和预设规则，确定储能系统选址。
[0048]
上述方法采用节点电压平方项灵敏度替代传统的节点电压灵敏度，通过节点电压平方项灵敏度计算评价指标，进行储能系统选址，相较于传统的方法，大大降低了计算复杂度，增强了选址效率。
[0049]
上述步骤1中，配网模型为经过馈线网络等值后的配网模型，即简化后的配网模型，进一步提高计算效率。真实的配网如图2所示，结构比较复杂，可以在真实配网模型的基础上进行简化。
[0050]
以放射状链式配网为研究对象，选取一条馈线进行网络等值和模型简化如图3所
示；其中馈线中各个节点i电压定义为ui，线路阻抗定义为zi＝ri+jxi，功率潮流定义为si＝pi+jqi，负荷功率定义为s
li
＝p
li
+jq
li
。
[0051]
根据简化后的配网模型，对储能系统接入配网前的节点电压分布进行分析，可以获取相邻节点之间的电压落差模型。
[0052]
由于线路阻抗的存在，电流流过时必然引起压降，因此馈线上节点i与节点i+1之间的电压落差模型可以为：
[0053][0054]
其中，δu为节点i与节点i+1之间的电压落差，ui为节点i的电压，u
i+1
为节点i+1的电压，p
i+1
为节点i+1的有功，q
i+1
为节点i+1的无功，r
i+1
为节点i与节点i+1之间线路的电阻，x
i+1
为节点i与节点i+1之间线路的电抗，z
i+1
为节点i与节点i+1之间线路的阻抗，ii为节点i流向节点i+1的电流向量值。
[0055]
节点i与节点i+1之间电压落差的数值为：
[0056][0057]
节点电压之间的相角差可以忽略不计，则电压落差横分量的平方量可以略去，因此电压落差模型可以简化为：
[0058][0059]
在变电站母线电压已知的情况下，可以得出未计入储能系统时，馈线个节点的稳态电压值。
[0060]
根据上述简化的电压落差模型，可以计算出相邻节点电压平方项之间的关系模型，公式可以为：
[0061][0062]
忽略上式中数值相对较小的，可以进一步简化上式为：
[0063][0064]
其中，u
i-1
为节点i-1的电压。
[0065]
根据相邻节点电压平方项之间的关系模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，具体过程可以如下：
[0066]
当馈线中网络损耗被略去，可得：
[0067]
p
i+1
＝p
i-p
li
[0068]qi+1
＝q
i-q
li
[0069]
根据相邻节点电压平方项之间的关系模型、p
i+1
和q
i+1
公式进行迭代，得到节点i电压平方项、变电站母线电压平方项、各节点接入负荷功率的关系：
[0070][0071][0072][0073]
对上式中括号有功求和和无功求和进行变形，以有功求和为例：
[0074][0075][0076][0077]
因此可得关系模型为：
[0078][0079]
其中，u0为变电站母线电压，n为节点总数，p
lm
为节点m处负荷功率的有功部分，q
lm
为节点m处负荷功率的无功部分，rk为节点k-1和节点k之间线路的电阻，xk为节点k-1和节点k之间线路的电抗，k为节点i的上游节点。
[0080]
电压灵敏度为节点电压对馈线中各节点接入的负荷功率的偏导数，节点i电压平方项对各节点接入的负荷功率变化的灵敏度与电压灵敏度关系为：
[0081][0082][0083]
可以将式中偏导的系数认为是常数，因此馈线中节点电压平方灵敏度可以替代节
点电压灵敏度。
[0084]
通过求偏导计算出节点电压平方项灵敏度，根据节点电压平方项灵敏度可计算出评价指标，计算公式可以为：
[0085][0086]
其中，ai为节点i电压平方项灵敏度对应的评价指标，n为节点总数，p
li
为节点i处负荷功率的有功部分，q
li
为节点i处负荷功率的无功部分，δ为权重。
[0087]
评价指标数值越大，节点电压平方灵敏度越高，储能系统的选址优先级越高，即可以选择灵敏度评价指标最大的节点，作为储能系统接入地址。
[0088]
基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件系统，即一种储能系统选址系统，包括：
[0089]
电压落差模块：根据配网模型，对储能系统接入配网前的节点电压分布进行分析，获取相邻节点之间的电压落差模型；
[0090]
平方项模块：根据相邻节点之间的电压落差模型，获取节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型；
[0091]
灵敏度计算模块：根据节点电压平方项、变电站母线电压平方项以及节点接入负荷功率之间的关系模型，计算节点电压平方项灵敏度；其中，节点电压平方项灵敏度为节点电压平方项对节点接入负荷功率的偏导数；
[0092]
指标计算模块：根据节点电压平方项灵敏度，计算评价指标；
[0093]
选址模块：根据评价指标和预设规则，确定储能系统选址。
[0094]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行储能系统选址方法。
[0095]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行储能系统选址方法的指令。
[0096]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
[0097]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0098]
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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0099]
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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0100]
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。