[发明专利]一种考虑容量电价和负荷预测误差的储能系统容量配置方法

权利要求书

1.一种考虑容量电价和负荷预测误差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，通过获取分布式能源管理系统数据库中存储的历史数据，采用K均值聚类的方法将负荷分为典型工作日、非典型工作日和休息日三种情况，保留具有实际优化意义的典型工作日负荷数据；选用每小时的电力负荷的平均值，即1天24个数据点进行分析；

(2)获取用户的历史预测负荷，通过改进支持向量回归负荷预测算法，加入温度、天气影响因子，基于用户历史数据设计训练集、调整参数，训练模型，获得未来预测负荷；

(3)针对容量电价收费制度进行数学建模，实际电费由两部分组成：一部分按照用户用电总量来收费，另外一部分按照一定收费周期内用户用电功率的最大峰值来收费，满足以下公式：

EB＝C_peak*P_target+C_E*E_total

其中，EB为用户总电费，C_peak为针对最大峰值收取的需求费用，P_target为日内最大峰值，C_E为用户每使用1kWh电所花费的电费，E_total为日内用电总量；

(4)计算储能系统日均成本，日均成本C_cd满足以下公式：

其中，C_cy表示储能系统年均成本，C_ref表示储能系统电池容量，OM表示储能系统年均维护成本，FC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；

(5)将储能系统电池容量C_ref分为C_ref1、C_ref2两部分，其中C_ref1为针对预测负荷执行优化调度功能的电池容量，C_ref2为针对真实负荷与预测负荷偏差进行补偿的应急部分电池容量；

(6)最小化单个用户的日均成本，日均成本包括用户单日用电费用与储能系统日均成本，定义目标函数f_c，其表达式如下：

f_c＝C_peak*P_target+C_E*E_total+C_cd1*C_ref1+C_cd2*C_ref2

其中C_cd1，C_cd2为两部分电池各自的日均成本；

目标函数f_c通过一种将遍历理论与双阶段优化理论相结合的优化算法进行求解，具体实现步骤为假定每次双阶段优化过程中P_target为一个常数，分别进行双阶段优化依次求解C_ref1、C_ref2，第一阶段优化得到的结果作为常数参数输入到第二阶段优化中求解C_ref2，整个优化过程在合理范围内按一定的步长遍历P_target，分别计算日均电费与储能系统日均成本，遍历结束后可得到总经济效益最好的一组解；

(7)进行第一阶段优化：假设负荷预测完全准确，针对储能系统优化调度部分电池充放电过程建立混合整数线性规划模型，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，约束条件表达式如下：

min f_stageI＝min C_cd1*C_ref1

其中：f_stageI表示第一阶段的优化目标，表示电池充电功率，表示储能系统逆变器最大充电功率，表示电池放电功率，表示逆变器最大放电功率；u^one(t)为0-1变量，用以控制储能系统同一时刻下只能充电或者放电，其中1为充电情况，0为放电情况；表示t时刻该阶段电池的实际电荷容量，η_charge表示电池充电效率，Δt表示时间间隔，η_discharge表示电池放电效率，SOC_min表示电池最小可用容量，SOC_max表示电池最大可用容量，SoC_ini为起始时刻电池电荷容量，为初始时刻的储能系统电荷容量，为单日结束时刻储能系统的电荷容量，为电网端实际负荷需求,P_forecast(t)为预测负荷；

(8)进行第二阶段优化：针对储能系统应急部分电池容量，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，该阶段电池容量是一个变化量C_ref2(t)，C_ref2(1)等同于C_ref2，并考虑在未来优化中电池线性损耗，相关的约束条件表征如下：

min f_stageII＝min C_cd2*C_ref2

C_ref2(t)-C_ref2(t-Δt)≤0

其中：f_stageII表示第二阶段的优化目标，分别表示该阶段电池充放电功率；u^I(t)为定义的第一阶段电池充放电行为变量，用于协调两阶段逆变器工作保持一致，u^two(t)为0-1变量，控制储能系统在统一时刻内，P_real(t)为实际负荷，表示该阶段电池的实际电荷容量,为初始时刻的储能系统电荷状态，为结束时刻储能系统的电荷状态，Z_cy为考虑电池线性损耗因子。