[发明专利]一种基于模型预测控制的储能设备优化配置方法

说明书

本发明提供了一种基于模型预测控制的储能设备优化配置方法，包括：步骤1，构建综合能源配网电力网络模型：IEEE33节点配网结构、支路及节点数据信息；步骤2，以生命全周期总成本最低为目标，建立日前长时间尺度下的优化目标函数，使资的总和最小；步骤3，设定综合能源配网优化约束：设备运行区间约束、电网潮流约束、配网节点电压约束及功率平衡约束；步骤4，基于模型预测控制法，根据机组的特性方程构建预测模型，在线优化滚动求解，最后根据扰动偏差进行反馈校正；步骤5，利用求解器解决储能设备优化配置问题：求取最佳变量使优化目标函数最小，实现储能设备优化配置。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于模型预测控制的储能设备优化配置方法。

背景技术

由于能源危机和资源浪费问题日益严重，人们积极拓展新能源渠道。人们通过分布式光伏发电技术高效利用清洁绿色的太阳能，逐步提高配电网中分布式电源(DG，distributed generation)的渗透率。目前，含DG的综合能源系统因其较高的社会经济效益以及能源效率受到人们的青睐，成为构建低碳社会的战略关键。

然而，由于外界环境的影响，高密度光伏的随机性和波动性会影响系统电压的波形质量，干扰压控设备的保护动作，难以控制调节，影响用户电能质量，增加系统网损，对综合能源配网台区侧的安全稳定性造成巨大危害。此外，负荷侧用户的需求在时间分布也呈现出不确定性，对综合能源系统的优化产生影响。因此，为有效消纳分布式光伏，降低用户用电行为的不确定性对综合能源系统优化的影响，引入储能设备，根据光伏出力和负荷需求进行较为准确的功率预测和运行调度。

将储能设备引入配电网，能够落实配网需求侧的高效管理，削峰填谷，平滑负荷，提升核心设备的利用率，减少供电资本投入。还能平抑光伏的出力波动，降低冲击电网的可能性，提升配网消纳光伏的能力，大大提高供电可靠性，更好地保障综合能源系统的安全稳定，充分体现新能源发电的优势。未来，储能设备的发展应用会给传统的电力系统模式带来巨大革新，综合能源系统中储能设备的使用将变成我国分布式能源发展重要的产业形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模型预测控制的储能设备优化配置方法，以解决现有技术的缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下的的技术方案，包括：

步骤1：构建综合能源配网电力网络模型；

该综合能源配网电力网络模型考虑了IEEE33节点配网结构、支路数据信息以及节点数据信息，符合国际统一标准和电网实际情形，现实价值突出；IEEE33节点配网结构描述了综合能源配网各节点间的连接关系；支路数据信息具体指的是网络线路的阻抗；节点数据信息具体包括综合能源配网各节点的负荷大小、光伏发电设备的容量、安装位置以及储能电站的位置；

步骤2：日前长时间尺度下的优化目标函数建立；

所述日前长时间尺度下的优化目标函数以内燃机为原动机，基于光伏输出功率及用户负荷的随机波动，将生命全周期总投资成本最低作为最优目标，对综合能源系统储能设备进行优化配置，目的是使建造资本、运行资本及维护资本的总和最小；

所述步骤2包含2个步骤，如下：

步骤2.1：选定1h为长时间尺度下的时间间隔；

步骤2.2：将分布式光伏发电系统的随机性模型引入综合能源配电网模型中，再结合储能、内燃机等核心设备，将生命全周期总投资成本最低作为目标函数；包含所有设备的建造成本、运行成本以及维护成本，目标函数为：

C＝min(∑C_b+∑C_op+∑C_m) (1)

式中：C_b为建造资本；C_op为运行资本；C_m为维护资本。各部分具体表达式为：