[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

说明书

本发明公开了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，属于电力系统技术领域。该方法通过历史数据生成电力负荷概率分布，模拟实际用电场景。该方法将储能系统的电池容量和最大逆变器功率作为决策变量加入到最优电池充放电调度中，通过线性规划的方法对问题进行求解。特别的，本方法采用了概率分布统计保留电力负荷历史特征，对现有研究中普遍将最优电池充放电调度和储能系统容量配置分开考虑的现状，提出了在电池充放电调度优化问题中综合考虑储能系统电池容量和最大逆变器功率，提高了储能系统容量配置方法的科学性和准确性。本发明方法对储能系统的研究推广具有重要科学意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及一种考虑用户历史用电特性、储能系统成本及储能系统最优充放电调度方法的储能系统容量确定方法，面向采用容量收费(需求收费)下的城市电网用户端的优化问题，属于电力系统领域。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，电力系统中负荷呈现出峰谷负荷差逐年增大，而最大负荷利用小时数却逐年下降的特点。负荷的不断增长导致负荷的峰谷差日益增大，进而导致电力系统的供需出现不平衡的现象。高峰电力短缺状况的频繁出现严重影响当地居民的正常生活质量和当地经济产业的发展，为了解决这种峰谷差，国家不得不斥巨资修建调峰电厂、抽水蓄能电站等进行调峰，成本较高且容易造成资源浪费。

随着国务院和发改委一系列文件的发布，我国电力体制改革进程持续深入，售电业务也不断向社会开放，电价政策将呈现灵活性、个性化、精细化的特点。广东省优先进行电力市场交易规则试点，针对工商业中的电力大用户推出由容量电价和电量电价组成的两部制电价，并引入惩罚机制处理负荷峰值超过限额的用户。这种惩罚机制的引入促使了用户对自身电能使用进行优化，以提高效益。

事实上，在以美国为代表的国外电力市场中，为了缓解高峰时段的电力短缺状况，普遍针对工商业用户采用名为“Demand Charge”的需求收费模式：用户的实际电费账单由两部分组成，一部分是按实际用电量来收费，单位是kWh，另一部分是按一段时间内的最大功率值收费，单位是kW。在收费周期内，如果用户峰值平均功率增加1kW，其产生的需求收费可与多用近百度电的电费相当。

事实上，北美电力市场的需求收费模式与广东电力市场两部制收费模式非常类似，例如一个用户的用电需求时间序列是(p₁，p₂，…，p_n)，那么该用户在该收费周期内的电费可以表示成c₁·∑p_i+c₂·max{p_i}，其中c₁为针对实际用电量的电费收费，c₂为针对需求用电量的需求收费。根据电费单结构不同，一般来说，峰值产生的费用会占到电费的20％～30％，对于一些大型商业用户或者特定的工业用户，需求收费所占电费比例会增大，部分用户甚至达到50％。因此，通过一定的手段削减用户用电的峰值，能够直接带来费用上的收益。

为了解决上述问题，储能技术被引入到电力系统中。用户侧储能是一种重要的储能技术，区别于发电侧储能与输、配电级储能，单体项目要小得多，更接近普通电力用户。该种储能方式可以有效的实现需求侧管理，具有消除峰谷差，平滑负荷，促进新能源的利用，降低供电成本等功能，具有广泛的研究价值。

在储能系统削峰优化及最小化电力成本方面的研究过程中，储能系统容量往往是决定优化结果的一个关键因素，其中储能系统容量包括电池容量和最大逆变器充放电功率等两部分因素，而由于储能系统成本昂贵，实际最佳容量的往往取决于各种因素，例如储能系统成本、电网收费机制、可再生能源的随机性、负载曲线以及电网端的限制等等，如何结合储能系统成本选择合适大小的储能系统往往是该类优化问题的关键，即最大化净效益。

发明内容