[发明专利]基于概率分布和最优电池调度的储能系统容量配置方法

权利要求书

1.一种基于概率分布统计和最优电池充放电调度的储能系统容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取用户的历史用电负荷，采用K均值聚类的方法将负荷分为典型工作日、非工作日和部分加班的情况，保留典型工作日的负荷数据；

(2)根据用户历史典型工作日负荷，用每小时内的用户平均用电负荷情况表征该用户该小时内的用电情况；假定每小时电力负荷分布满足正态分布条件，典型工作日的每小时电力负荷历史数据用于产生其对应的正态分布概率模型，该概率模型表示每小时的电力负荷变量Pload的长期行为；

(3)计算储能系统电池日均成本，设储能系统电池容量C_ref，其日均成本c₁满足以下公式：

C₁＝c_rate·TI+C_ref·OM

TI＝c_e·C_ref+c_o

其中，C₁表示储能系统电池年均成本，TI表示储能系统一次安装成本，OM表示储能系统年均维护成本，c_e表示每安装1kWh电池所需的固定成本，c_o表示安装整套储能设备需要的附加成本，i表示储能系统返利率，l表示储能系统设计使用年限；

(4)计算储能系统逆变器日均成本，设储能系统逆变器最大充放电功率P_ref，其日均成本c₂满足以下公式：

C₂＝p_rate·TI_p+p_ref·OM_p

TI_p＝p_e·p_ref+p_o

其中，C₂表示储能系统逆变器年均成本，TI_p表示逆变器一次安装成本，OM_p表示逆变器年均维护成本，p_e表示每安装功率1kW逆变器的固定成本，p_o表示安装整套逆变器设备需要的附加成本，i表示储能系统返利率，l表示储能系统设计使用年限；

(5)给出需要优化的目标函数，目标函数定义如下：

J＝min c₁·C_ref+c₂·P_ref+c_max·P_max+c_ele·∑(P_e·Δt)

其中，c₁为电池日均成本，c₂为逆变器日均成本，c_max为针对最大峰值收取的需求费用，P_max表示单位周期内用户电网端最大峰值电力负荷，c_ele为用户每用1kWh电所花费的电费，这里只计算由于储能系统充放电效率而产生的额外用电P_e带来的电费，Δt表示1小时时间长度；

(6)考虑储能系统充放电，需根据电池充放电功率限制和电池电荷状态限制构建约束条件，其中电池充放电及电池电荷状态E_bat相关的约束条件表征如下：

-P_ref≤P_disch(t)≤0

0≤P_ch(t)≤P_ref

P_bat(t)＝P_ch(t)+P_disch(t)

E_bat(t)＝E_bat(t-Δt)+P_ch(t)·η_ch·Δt+P_disch(t)·η_disch·Δt

SoC_min·C_ref≤E_bat(t)≤SoC_max·C_ref

P_e＝P_grid(t)-P_load(t)

其中η_disch表示电池放电效率，P_disch表示电池放电功率，η_ch表示电池充电效率，P_ch(t)表示电池充电功率，P_bat(t)表示电池整体功率，SoC_min表示从防止电池过充过放角度考虑的电池最小容量百分比，SoC_max表示电池最大容量百分比，SoC_ini为确保下一日优化正常进行的单日截止时刻电池百分比，即储能系统在完成一日优化操作后，需要保持一定的电池电量确保不影响下一日的优化操作，在上述的约束条件中，将电池容量和逆变器大小作为决策变量加入到优化问题中去，P_grid(t)为电网端负荷，P_load(t)为优化前用户的实际负荷，P_e表示由于储能系统的引入，用户在优化周期内额外花费的电费；

(7)考虑削峰优化用户的负荷需求，需满足下述约束条件：

P_grid(t)＝P_load(t)+P_bat(t)

(8)根据构造的优化问题进行优化，根据步骤(2)中的概率分布模型进行连续采样，生成用户模拟用电场景，由于优化问题是凸优化问题，对该优化问题进行求解，得到储能系统最优充放电功率序列，并得到储能系统最优电池容量C_ref和最大逆变器功率P_ref。