电网侧储能布局方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于储能在电力系统中应用，具体涉及一种电网侧储能布局方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、大规模储能是支撑新型电力系统安全稳定运行的重要技术之一。随着波动性新能源装机占比的逐年增高，电力系统面临的安全稳定运行、新能源消纳、源荷供需不平衡等问题将日益突出，储能技术可以实现有功、无功的快速双向调节，在电力系统中承担着平抑新能源出力波动、提升新能源消纳、电网安全支撑、辅助服务、延缓设备扩容等多种应用功能。由于电网络约束、源荷分布特性，同规模但不同并网节点的储能对电力系统的支撑效能存在差别，储能系统的放电电量与储能系统的利用率密切相关。因此，电网侧储能布局需兼顾节点储能支撑效能、储能利用率等多重因素。现有技术中，李富春等考虑区域间联络通道输电能力，拟定了储能电站容量和布局方案系列，基于生产模拟计算储能电站年费用和综合效益，并净效益最大为指标确定储能电站容量和布局方案。刘骁等列写了储能节点配置方案指标矩阵，以此表征不同类型电池在网络中各个节点配置时的指标效益，依据投资方要求对各个储能电站配置后的电网效益指标制定权重，依此对不同储能电池最优配置指标集进行规划方案的评分与选择，实现不同储能电池间最优配置方案的一体化选择。现有技术在储能布局过程中未充分兼顾不同电网节点的储能支撑效能与储能利用率，存在储能规划后对电网的支撑效能有限或利用率低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电网侧储能布局方法、装置、设备及介质，以克服现有技术以基于生产模拟的储能配置为主，有关计及储能支撑效能与储能自身利用率的储能布局技术不足。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、电网侧储能布局方法，包括如下步骤：

4、获取电网侧储能布局数据，并设置储能系统技术经济参数数据；

5、基于电网侧储能布局数据及储能系统技术经济参数数据计算储能单元边际放电电量及电网节点储能运营数据；

6、计算电网节点储能工况需求，基于电网节点储能运营数据与电网节点储能工况需求，计算电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数；

7、基于电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数，结合储能单元边际放电电量，计算电网侧储能布局指标，依据电网侧储能布局指标实现电网侧储能布局。

8、进一步地，所述电网侧储能布局数据包括分布于各节点的电源及负荷的功率数据、电网数据、节点分时电价数据和采样时间间隔；

9、所述储能系统技术经济参数数据包括储能单元功率、容量及单元数、投资成本、运维成本、循环寿命、日历寿命、能量转换效率、日均放电次数和预期收益率。

10、进一步地，所述储能单元边际放电电量的计算方法如下：

11、

12、式中，为储能单元边际放电电量；pess为储能单元功率；为电网节点n的储能单元边际放电时长；eess为储能单元容量；nfd为储能单元日均放电次数；

13、所述电网节点储能运营数据的计算包括：计算电网节点储能单元放电区间及放电功率，计算电网节点储能单元充电区间及充电功率，按照时间先后顺序形成电网节点储能运营数据；

14、所述电网节点储能单元放电区间为电网节点的分时电价降序排列矩阵的第1至j行、第t1列元素集，记为

15、所述电网节点储能单元充电区间为电网节点的分时电价升序排列矩阵的第1至j行、第t1列元素集，记为

16、其中，n为电网节点编号；j为储能运营指标最大时的放电区间序号；第t1列表示节点分时电价数据对应的时间区间，t1＝1,2或3；

17、所述电网节点储能单元放电区间的放电功率，计算方法如下：

18、

19、式中，为电网节点n的储能单元在放电区间序号k的放电功率；k为放电区间序号；为电网节点n的储能单元边际放电电量；δt为采样时间间隔；为电网节点n的储能单元在放电区间序号m的放电功率；

20、所述电网节点储能单元充电区间的充电功率，计算方法如下：

21、

22、式中，为电网节点n的储能单元在充电区间序号k的充电功率；ηess为储能单元能量转换效率；为电网节点n的储能单元在充电区间序号m的充电功率；

23、所述电网节点储能运营数据的形成过程具体为：设时间范围为[0,t]，在的全部时间区间内储能单元放电，放电功率为放电区间对应的值；在的全部时间区间内储能单元充电，充电功率为充电区间对应的值；在非充放电时间区间外，储能充放电功率值为0，将以上数据按照时间先后顺序形成电网节点储能运营数据，记为

24、其中，t为时序数据的时长。

25、进一步地，所述储能运营指标的计算方法如下：

26、

27、式中，为电网节点n的分时电价降序排列矩阵的第j行第p1列元素；为电网节点n的分时电价升序排列矩阵的第j行第p1列元素，第p1列表示节点分时电价数据的升序排列，p1＝1,2或3，且p1≠t1；cess为储能单元投资成本；i为预期收益率；y为储能单元运营期；cm为储能单元年运维成本；

28、所述电网节点n的储能单元边际放电时长，计算方法如下：

29、

30、进一步地，所述分时电价降序排列矩阵维数为节点分时电价数据采样点数乘以3，其中，第1列为放电区间序号，第2列为节点分时电价数据的降序排列，第3列为第2列节点分时电价数据对应的时间区间；

31、所述分时电价升序排列矩阵维数为节点分时电价数据采样点数乘以3，其中，第1列为充电区间序号，第2列为节点分时电价数据的升序排列，第3列为第2列节点分时电价数据对应的时间区间。

32、进一步地，所述储能单元运营期的计算方法：

33、

34、式中：ncycle为储能单元循环次数；ncalendar为储能单元日历寿命。

35、进一步地，所述电网节点储能工况需求采用提升新能源消纳，具体为：

36、基于新能源场站的并网节点及弃电功率时序数据，计算支路有功潮流变化时序数据；依据电网节点与支路间的关联关系，计算各时刻注入电网节点的支路有功潮流变化量、新能源弃电功率的累加值，得到节点注入功率变化量时序数据δpn；根据节点注入功率变化量时序数据，设置节点储能工况，当节点注入功率变化量为正时，储能工况为充电状态，状态值设为-1；否则储能工况为放电状态，状态值设为1，将储能工况状态值依据时间顺序生成节点储能工况需求时序数据

37、所述支路有功潮流变化时序数据计算方法如下：

38、

39、式中，gk-n为节点n注入功率在支路k的转移分布因子；为节点n在时刻t的弃电功率；n为新能源场站数；

40、所述节点注入功率变化量时序数据的计算方法如下：

41、

42、式中，δpk-i,+(t)为支路k与节点n相关联并且支路k的电流流入节点n的支路有功潮流变化量。

43、进一步地，所述计算电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数，具体为：计算各节点的储能工况需求时序数据与电网节点储能运营数据的相关系数：

44、

45、式中，为节点n的储能运营数据；为节点n的储能工况需求时序数据；为节点n的储能运营数据与节点n的储能工况需求时序数据的协方差；为节点n的储能运营数据的方差；为节点n的储能工况需求时序数据的方差。

46、进一步地，所述计算电网侧储能布局指标，具体为：

47、

48、式中，zn为节点n的储能布局指标值；rn为节点n的储能工况需求时序数据与电网节点储能运营数据的相关系数；为节点n的储能单元边际放电电量；

49、所述依据电网侧储能布局指标实现电网侧储能布局，具体为：依据电网侧储能布局指标值由高到低依次布局，直至储能布局节点数等于储能单元数；

50、还包括输出电网侧储能布局结果，所述电网侧储能布局结果包括储能布局节点编号、储能布局指标值、储能布局单元数。

51、电网侧储能布局装置，包括：

52、数据获取模块：用于获取电网侧储能布局数据，并设置储能系统技术经济参数数据；

53、第一计算模块：用于基于电网侧储能布局数据及储能系统技术经济参数数据计算储能单元边际放电电量及电网节点储能运营数据；

54、第二计算模块：用于计算电网节点储能工况需求，基于电网节点储能运营数据与电网节点储能工况需求，计算电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数；

55、第三计算模块：用于基于电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数，结合储能单元边际放电电量，计算电网侧储能布局指标，依据电网侧储能布局指标实现电网侧储能布局。

56、进一步地，所述数据获取模块中电网侧储能布局数据包括分布于各节点的电源及负荷的功率数据、电网数据、节点分时电价数据和采样时间间隔；

57、储能系统技术经济参数数据包括储能单元功率、容量及单元数、投资成本、运维成本、循环寿命、日历寿命、能量转换效率、日均放电次数和预期收益率。

58、进一步地，所述第一计算模块中，所述储能单元边际放电电量的计算方法如下：

59、

60、式中，为储能单元边际放电电量；pess为储能单元功率；为电网节点n的储能单元边际放电时长；eess为储能单元容量；nfd为储能单元日均放电次数；

61、所述电网节点储能运营数据的计算包括：计算电网节点储能单元放电区间及放电功率，计算电网节点储能单元充电区间及充电功率，按照时间先后顺序形成电网节点储能运营数据；

62、所述电网节点储能单元放电区间为电网节点的分时电价降序排列矩阵的第1至j行、第t1列元素集，记为

63、所述电网节点储能单元充电区间为电网节点的分时电价升序排列矩阵的第1至j行、第t1列元素集，记为

64、其中，n为电网节点编号；j为储能运营指标最大时的放电区间序号；第t1列表示节点分时电价数据对应的时间区间，t1＝1,2或3；

65、所述电网节点储能单元放电区间的放电功率，计算方法如下：

66、

67、式中，为电网节点n的储能单元在放电区间序号k的放电功率；k为放电区间序号；为电网节点n的储能单元边际放电电量；δt为采样时间间隔；为电网节点n的储能单元在放电区间序号m的放电功率；

68、所述电网节点储能单元充电区间的充电功率，计算方法如下：

69、

70、式中，为电网节点n的储能单元在充电区间序号k的充电功率；ηess为储能单元能量转换效率；为电网节点n的储能单元在充电区间序号m的充电功率；

71、所述电网节点储能运营数据的形成过程具体为：设时间范围为[0,t]，在的全部时间区间内储能单元放电，放电功率为放电区间对应的值；在的全部时间区间内储能单元充电，充电功率为充电区间对应的值；在非充放电时间区间外，储能充放电功率值为0，将以上数据按照时间先后顺序形成电网节点储能运营数据，记为

72、其中，t为时序数据的时长。

73、进一步地，所述储能运营指标的计算方法如下：

74、

75、式中，为电网节点n的分时电价降序排列矩阵的第j行第p1列元素；为电网节点n的分时电价升序排列矩阵的第j行第p1列元素，第p1列表示节点分时电价数据的升序排列，p1＝1,2或3，且p1≠t1；cess为储能单元投资成本；i为预期收益率；y为储能单元运营期；cm为储能单元年运维成本；

76、所述电网节点n的储能单元边际放电时长，计算方法如下：

77、

78、进一步地，所述储能单元运营期的计算方法：

79、

80、式中：ncycle为储能单元循环次数；ncalendar为储能单元日历寿命。

81、进一步地，所述电网节点储能工况需求采用提升新能源消纳，具体为：

82、基于新能源场站的并网节点及弃电功率时序数据，计算支路有功潮流变化时序数据；依据电网节点与支路间的关联关系，计算各时刻注入电网节点的支路有功潮流变化量、新能源弃电功率的累加值，得到节点注入功率变化量时序数据δpn；根据节点注入功率变化量时序数据，设置节点储能工况，当节点注入功率变化量为正时，储能工况为充电状态，状态值设为-1；否则储能工况为放电状态，状态值设为1，将储能工况状态值依据时间顺序生成节点储能工况需求时序数据

83、所述支路有功潮流变化时序数据计算方法如下：

84、

85、式中，gk-n为节点n注入功率在支路k的转移分布因子；为节点n在时刻t的弃电功率；n为新能源场站数；

86、所述节点注入功率变化量时序数据的计算方法如下：

87、

88、式中，δpk-i,+(t)为支路k与节点n相关联并且支路k的电流流入节点n的支路有功潮流变化量。

89、进一步地，所述计算电网节点运营数据与电网节点储能工况需求相关系数，具体为：计算各节点的储能工况需求时序数据与电网节点储能运营数据的相关系数：

90、

91、式中，为节点n的储能运营数据；为节点n的储能工况需求时序数据；为节点n的储能运营数据与节点n的储能工况需求时序数据的协方差；为节点n的储能运营数据的方差；为节点n的储能工况需求时序数据的方差。

92、进一步地，所述计算电网侧储能布局指标，具体为：

93、

94、式中，zn为节点n的储能布局指标值；rn为节点n的储能工况需求时序数据与电网节点储能运营数据的相关系数；为节点n的储能单元边际放电电量；

95、所述依据电网侧储能布局指标实现电网侧储能布局，具体为：依据电网侧储能布局指标值由高到低依次布局，直至储能布局节点数等于储能单元数；

96、还包括输出电网侧储能布局结果，所述电网侧储能布局结果包括储能布局节点编号、储能布局指标值、储能布局单元数。

97、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电网侧储能布局方法的步骤。

98、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电网侧储能布局方法的步骤。

99、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

100、本发明以电网数据、源荷时序数据及储能系统技术经济参数数据为基准，结合电网节点储能工况需求，通过计算基于源网荷特性的电网节点运营数据与电网节点储能工况需求间的相关系数，计及储能单元边际放电电量，形成电网侧储能布局指标，提升储能对新能源消纳的支撑性能，提高储能系统年利用小时数，实现储能系统在电网侧的规模化推广应用。