[发明专利]一种面向高密度光伏配网台区侧的储能系统优化配置方法

权利要求书

1.一种面向高密度光伏配网台区侧的储能系统优化配置方法，其特征在于，该优化配置方法包括下述步骤：

步骤1：建立储能设备的两种运行工况数学模型；

在配网台区侧，储能设备的主要作用是削峰填谷，延长缓和甚至取消输配电设施改造升级需求；提供强有力的电压支撑，保证电能质量，提升配网末端的供电水平；提高供电可靠性；优化配网馈线潮流分布，提高分布式能源就地接纳能力，支撑海岛或偏远地区微电网独立运行；

充放电的数学模型如下：

式中，α为存储过程中的损耗率；η_in、η_out分别为输入功率的转换率和输出功率的转换率；△t为时间间隔；P_in、P_out分别为储能设备充电时的输入功率和放电时的输出功率；

步骤2：目标函数的建立；

以全寿命周期内的总投资费用为目标函数，具体包括建设费用，运营费用和维修费用，求解目标函数的最小值，获取最佳储能设备台数；目标函数为：

C＝∑C_T+∑C_om+∑C_up 式(2)

式中，C_T为建设费用，C_om为运营费用，C_up为维修费用；

C_T表示将总的设备建造费用折算到每年的设备建造费用：

式中，Int_Rate为利率，设置为0.03；N_year表示使用年限，设置它的值为20年，t表示当今年份；R_converse,t为将第t年费用折算到当前年份的系数；R_recover为折旧率；M为建造单价；R_M为储能设备容量；

C_om包括系统发电能力不足时的储能成本和购电成本：

式中，E_ESD是储存能量，C_s,i为储能成本，F_ESD为单位储能时间内的吸收能量的成本系数，0.13元/kWh/h；C_e,i表示向上级电网购买电能的资本，采用峰谷电价机制；

K_e是分时电价；P_buy是购电功率；N_day是30，单位为天；

C_up包括储能设备的维护费用：

C_up＝R_ESDR_MMN_year 式(5)

式中，R_ESD是储能设备维护成本系数，取0.02；

步骤3：确定约束条件；

约束条件主要包含两大影响因素：功率平衡约束，设备运行约束

功率平衡约束：

1)在一个充放电周期内，要保证储能吸收，放出的电能相等：

式中，T为充放电周期，取24小时；P_st为储能设备在存储过程中损耗的功率；

2)总体电负荷要保持供需平衡：

P_PV+P_{ESD_out}+P_buy＝P_load+P_loss+P_{ESD_in} 式(7)

式中，P_PV表示光伏的功率输出，P_{ESD_out}表示储能设备的功率输出，P_{ESD_in}表示储能设备的功率输入，P_load表示负载功率，P_loss是系统的损耗功率；

设备运行约束：

1)储能设备的充放电功率可以在一定范围内调节，但不能同时充放电:

式中，P_in,max和P_out,max为储能的最大放电功率；S为表征储能设备的状态量，取1

或0；S＝1表示运行在充电状态，S＝0表示运行在放电状态；

2)储能设备的充放电状态需要被限制：

C_SOC,min≤C_SOC≤C_SOC,max 式(9)

式中，C_soc为储能设备的荷电状态；C_soc,max、C_soc,min分别为储能系统荷电状态上下限的系数，分别为1和0.2；

步骤4：搭建含储能系统的配电网仿真模型；

确定配电网的网络拓扑结构，设备成本费用以及分时电价表的相关参数；

步骤5：优化求解，确定配置方案；

步骤5.1：根据上述步骤得到的模型，求解优化模型的最佳值，得到全寿命周期内的最低成本值以及每台储能设备的最佳容量和需要配置的储能设备台数；

步骤5.2：典型日结果分析：

对上级电网购电结果，储能输入功率结果以及储能输出功率结果进行分析。