[发明专利]一种储能系统选址定容优化方法

权利要求书

1.一种储能系统选址定容优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)对于T时刻储能系统i，在不考虑实际潮流约束的前提下，其最大供电能力P_i^dmax表示如下式：

其中：E_imin表示储能系统允许的最小容量，

ΔT表示需要储能系统提供最大供电能力的持续时间，

E_i(T)为指定的储能系统i在T时刻的容量；

(2)兼容DESS的智能配电网在发生N-1故障时，通过DESS提供短时容量支撑，其故障恢复可供转移的路径选择更加多样化，转供能力也能得到很大的提升，DESS对网络安全性的影响可表征为如下指标：

式中，

ΔP_Trans是储能系统接入配网后对于馈线转供能力的提升；

表示的是DESS接入配电网后馈线的最大转供能力，此时DESS的对应馈线上所有接入的储能系统的最大容量之和；

表示的是未接入DESS配电网馈线的最大转供能力；

(3)DESS接入配电网后对网络经济性影响仅以其改善系统负荷特性，降低线损来表征，用如下指标表示：

其中，

Inc为DESS接入配电网后对网络经济性影响；

C_valley表示谷时电价；

对应未安装DESS时馈线在负荷低谷时候的线损功率；

对应DESS在负荷低谷充电时候馈线的线损功率；

T_valley表示一天中负荷低谷时段；

同理，

C_peak表示峰时电价；

表示未安装DESS时馈线在负荷高峰时期的线损功率；

对应DESS在负荷高峰放电时馈线的线损功率；

T_peak表示一天中负荷高峰时刻；

由公式(0-1)和(1-2)分析可知，DESS选址及定容归纳为一个多目标优化问题，其目标函数综合考虑DESS对于网络安全性以及网络经济性的提升，表示如下：

maxF(x)＝[ΔP_Trans(x),Inc(x)] (0-4)；

关于DESS选址及定容问题的解空间通过一个n维向量x表示：

x∈Rⁿ x＝(x₁,x₂,…,x_n)^T (0-5)

x∈Rⁿ x＝(x₁,x₂,…,x_n)^T (0-6)

其中n表示可供DESS选址的个数，向量x的第i个元素x_i表示在第i个可供DESS选址的地点所配置DESS的容量值；根据实际情况，DESS配置的容量是一个离散值，即

x_i∈{0,E_base,2×E_base,…N×E_base} (0-7)

式中E_base表示DESS可配置的基准容量，当x_i取值为0时表示在第i个可供选址的地点所配置DESS的容量为0，即该选址方案未选中第i个可供选址的地点；

DESS的选址定容问题还应满足如下等式约束条件和不等式约束条件：

(1)DESS的最大安装容量约束

DESS的最大安装容量需满足如下约束：

式中E_imax表示的是第i个可安装节点安装的DESS容量，E_MAX表示的是允许安装的最大容量；

(2)功率平衡约束

P_T是由电源点向馈线提供的功率；P_i-DESS是第i个DESS的充电或放电功率；α_i表示第i个DESS的充放电状态，1表示放电状态，-1表示充电状态；P_Load表示负荷功率，P_Loss是线损功率；

(3)节点电压约束

V_min≤V_j≤V_max (0-10)

式中V_j表示任一节点j的节点电压；V_min表示节点电压允许的最小值；V_max表示节点电压允许的最大值；

(4)线路容量约束

I_j≤I_max (0-11)

式中I_j表示任一支路流过的电流；I_max是允许流过线路支路的最大电流；

多目标函数采用改进非劣排序遗传算法的优化求解算法作为储能系统选址定容问题的求解，包括以下步骤：

(1)随机产生初始种群P₀，然后对种群进行非劣排序，每个个体被赋予秩；再对初始种群执行二元锦标赛选择、交叉和变异，得到新的种群Q₀，令t＝0；

(2)形成新的群体R_t＝P_t∪Q_t，对种群R_t进行非劣排序，得到非劣前端F₁,F₂,…；

(3)对所有非劣前端按拥挤距离排序；

(4)从排序好的R_t选择排序最前的N个个体形成种群P_t+1；

(5)对P_t+1执行复制、交叉和变异，形成种群Q_t+1；

(6)若终止条件成立，则结束，否则t＝t+1，转到(2)；

在初始种群生成以及变异过程中引入安装容量约束，将非合理解排除出搜索空间，其中变异因子的生成过程如下：

(1)随机选择变异点，生成变异向量，若变异点选择个体的第i和第j个，则变异向量表示如下：(0,…Δx_i,…Δx_j,…0)^T；

(2)根据变异个体的值，确定变异值的取值范围，对于第i个变异元素，Δx_i的取值范围为对于第j个变异元素，Δx_j的取值范围为若有更多变异元素，其取值范围以此类推；

在求解目标函数的值时，将节点电压约束及线路容量约束作为罚函数因子，对于节点电压约束而言，其罚函数因子σ₁表示如下：

其中ΔV表示节点电压最大越限值，V_n代表节点额定电压；

同理对于线路容量约束，其罚函数因子σ₂可以表示如下：

其中ΔI表示支路电流最大越限值，I_n表示支路容量。

2.根据权利要求1所述的一种储能系统选址定容优化方法，其特征在于：对解集P进行非劣排序的具体过程如下：

(1)令每个解x∈P对支配数即支配解x的个数n_x＝0.，以及解x所支配个体的集合S_x为空集；

(2)遍历P中的每个解q，若x支配q，则S_x＝S_x∪{q}，若q支配x，则n_x＝n_x+1，将n_x＝0的解列入到前端F₁中，且置其秩rank＝1；

(3)假设i＝1；

(4)令Q为空集，对于每个解x∈F_i，执行如下操作：对于每个解q∈S_x，n_q＝n_q-1；若n_q＝0，则q的秩加1，且Q＝Q∪{q}；

(5)若Q不为空集，则i＝i+1，F_i＝Q，转到(4)；否则，停止迭代。