[发明专利]考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置方法及系统，包括：以BESS投资运维成本和配电网运行成本之和最小为目标，建立BESS选址定容优化模型；对各节点电压的偏移和波动范围设置约束条件，使用混合整数二阶锥数学规划对所述BESS选址定容优化模型进行优化求解，得到最优的配电网BESS选址定容策略。本发明以提升配电网电压质量和经济效益为目的，引入了BESS，提出了基于配电网经济运行建模的BESS选址定容优化模型，应用混合整数二阶锥数学规划对BESS的选址定容进行优化求解，最终利用BESS快速而高效的功率四象限输出能力。

技术领域

本发明涉及配电网储能优化配置技术领域，尤其涉及一种考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，分布式电源对配电网带来诸多挑战，高渗透率分布式光伏电源出力的波动性和随机性，会严重影响配电网的电压质量，可能出现电压越限、剧烈波动等问题。电池储能系统(BESS)具有高能量密度和快速充放电能力，可为上述问题的解决提供重要思路。另外，BESS还具有降低配电网电能传输损耗、套利等功能，有利于提升系统的经济效益。因此，研究BESS在配电网中的优化配置具有重要意义。

国内外对于储能选址定容的研究，较为关注电压偏移和有功网损2个重要指标。从本质上来讲，两者分别属于电压质量和经济效益的范畴。储能不仅可减小电压偏移量，还能平抑电压波动；在经济效益方面，储能可利用其套利机制减少购电成本。从配电网运营商的立场来看，储能在投入运行后应最大化其利用价值。然而，大多数研究在考虑规划配电网中的储能时，都未能立足于此；全面衡量储能对配电网电压质量和经济效益的综合贡献，可使得配电网既可以保证优质的供电，又能够降低供电成本。

同时，BESS容量配置包含能量容量和功率转换系统(PCS)的功率容量配置。现有技术仅仅考虑了PCS的有功功率输出，而忽略了其无功功率输出的能力。实际上，PCS可以通过对逆变器控制环节的设计，将输出的有功和无功功率进行解耦控制，实现储能系统输出功率的四象限运行。由于配电网中的线路电阻和电抗的数值处于同一个数量级，故有功和无功功率的流动分别都会对配电网中的电气参数(节点电压、有功网损等)产生影响。可见，在配置BESS的容量时若能考虑四象限工作模式，使BESS既能收发有功又能收发无功功率，则可以实现BESS参与配电网调节的更大收益。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置方法及系统，基于配电网的经济运行建模，提出了功率四象限运行BESS的选址定容优化配置策略。通过对非线性模型采用混合整数二阶锥规划求解，获取了配电网储能的优化配置。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置方法，包括：

根据t时刻根节点从外界流入的有功功率以及电价随时间变化的函数，确定购电成本；

根据t时刻节点i处流经支路ij的电流幅值以及支路ij的电阻确定系统的日网损，将所述日网损转化为经济损失；

以BESS投资运维成本和配电网运行成本之和最小为目标，建立BESS选址定容优化模型；

对各节点电压的偏移和波动范围设置约束条件，使用混合整数二阶锥数学规划对所述BESS选址定容优化模型进行优化求解，得到最优的配电网BESS选址定容策略。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置系统，包括：

用于根据t时刻根节点从外界流入的有功功率以及电价随时间变化的函数，确定购电成本的装置；