[发明专利]基于需量调节的电化学储能系统的配置与策略制定方法

权利要求书

1.一种基于需量调节的电化学储能系统的配置与策略制定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采用k-means聚类算法，从大工业用户的年度逐时用电负荷数据中提取典型日负荷和提取月最大需量值；

获取大工业用户每月每日的实时电价；

建立电化学储能系统的经济性模型，电化学储能系统的经济性模型包括年峰谷收益模型、年需量收益模型和电化学储能系统的初期投资成本模型；

设置电化学储能系统的经济性模型的约束条件：

以经济性最优为目标函数，采用遗传算法寻优，以电化学储能系统电池的荷电状态作为底层寻优变量，电化学储能系统的系统额定容量和电化学储能系统的系统额定充放电功率作为外层寻优变量，进行寻优计算；

通过寻优计算获得电化学储能系统的最优系统额定容量和最优系统额定充放电功率，然后将电化学储能系统的最优系统额定容量和最优系统额定充放电功率作为所述的电化学储能系统的配置；

通过寻优计算获得每个季节的典型日的逐时充放电状态和充放电功率，然后将典型日的逐时充放电状态和充放电功率应用到该典型日对应的季节的每一天作为电化学储能系统的策略。

2.如权利要求1所述的基于需量调节的电化学储能系统的配置与策略制定方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1，采集大工业用户的年度逐时用电负荷数据；

步骤2，提取典型日负荷和提取月最大需量值；

采用k-means聚类算法，输入步骤1中采集的年度逐时用电负荷数据，以最大值、最小值、平均值、标准差、极差和众数作为提取特征，输出年度内春季、夏季、秋季和冬季最靠近聚类中心的电负荷数据和日期分别作为春季典型日负荷、夏季典型日负荷、秋季典型日负荷和冬季典型日负荷；

从年度逐时用电负荷数据中提取每个月的月最大需量值，所述月最大需量值是指一个月内逐时最大用电负荷数据；

步骤3，获取大工业用户每月每日的实时电价；

所述的实时电价包括尖峰时段的电价P_尖、峰段时段的电价P_峰、平段时段的电价P_平和谷段时段的电价P_谷；

所述的尖峰时段为实时电价为尖峰时段的电价时对应的时间段，所述的峰段时段为实时电价为峰段时段的电价时对应的时间段，所述的平段时段为实时电价为平段时段的电价时对应的时间段，所述的谷段时段为实时电价为谷段时段的电价时对应的时间段；

步骤4，获取电化学储能系统中电池的参数及电化学储能系统的系统初期投资成本，建立电化学储能系统的经济性模型，电化学储能系统的经济性模型包括年峰谷收益模型、年需量收益模型和电化学储能系统的初期投资成本模型；

所述的电化学储能系统的经济性模型的建立过程包括以下子步骤：

步骤401，确定年峰谷收益模型：

式中：

E_PV为年峰谷收益，单位：元/年；

i为年度中的第i天；

t为每天中的时刻；

P_L(t)为t时刻逐时用电负荷数据，单位：kW；

P_EL(t)为t时刻电价，单位：元；

P_S(t)为电化学储能系统的t时刻的充放电功率，单位：kW；

为电化学储能系统的额定充放电功率，单位：kW；

η_S(t)为电化学储能系统的t时刻充放电效率；

η_ch为电化学储能系统的充电效率；

η_disch为电化学储能系统的放电效率；

步骤402，确定年需量收益模型：

若大工业用户的基本电费采用容量计费，需量收益可采用式2式进行计算；若大工业用户的基本电费采用需量计费，需量收益可采用式3式进行计算；

式中：

E_DS为年需量收益，单位：元/年；

M为年度中的第M月；

C_T为变压器容量，单位：kVA；

P_MD为大工业用户设置电化学储能系统前的月最大需量，单位：kW；

P_MDB为大工业用户设置电化学储能系统后的月最大需量，单位：kW；

P_C为容量计费单价，单位：元/(kVA·月)；

P_D为需量计费单价，单位：元/(kW·月)；

步骤403，获取电化学储能系统的初期投资成本模型：

S_a＝C_S·C_a·N_a 式5

S_r＝C_S·C_r·R_r 式6

式中：

I_O为电化学储能系统的初期投资成本，单位：元；

j为电化学储能系统的第j项；

为电化学储能系统的总投资成本；

N为电化学储能系统的总项数；

S_j为电化学储能系统中第j项的投资成本；

S_r为电池回收成本，单位：元；

S_a为政策补贴收益，单位：元；

C_a为补贴单价，单位：元/(kWh·年)；

C_S为电化学储能系统的额定容量，单位：kWh；

N_a为补贴年限，单位：年；

C_r为电池回收单价，单位：元/kWh；

R_r为电池回收百分比；

步骤5，设置电化学储能系统的经济性模型的约束条件：

所述的约束条件为式7至式13：

当P_S(t)＞0，P_S(t)＜P_L(t) 式9

P_MD≥P_L(t)-P_S(t) 式10

(1-DOD)≤SOC(t)≤1 SOC(0)＝SOC(23)＝DOD 式11

式中：

P_Lmax为大工业用户负荷最大值，单位：kW；

C_TF为大工业用户的变压器剩余容量，单位，kVA；

DOD为电池的充放电深度，单位：％；

SOC(t)为t时刻电化学储能系统电池的荷电状态，单位：％；

为储电系统日循环次数，单位：次；

T为电化学储能系统的额定充放电时间，单位：h；

V为电池充电倍率；

步骤6，以经济性最优为目标函数，采用遗传算法寻优，以电化学储能系统电池的荷电状态作为底层寻优变量，电化学储能系统的系统额定容量和电化学储能系统的系统额定充放电功率作为外层寻优变量，进行寻优计算；

通过寻优计算获得电化学储能系统的最优系统额定容量和最优系统额定充放电功率，然后将电化学储能系统的最优系统额定容量和最优系统额定充放电功率作为所述的电化学储能系统的配置；

通过寻优计算获得每个季节的典型日的逐时充放电状态和充放电功率，然后将典型日的逐时充放电状态和充放电功率应用到该典型日对应的季节的每一天作为电化学储能系统的策略；

其中：

根据步骤4建立的电化学储能系统的经济性模型，确定目标函数为式14；

N′_S＝I₀/(E_PV+E_DS) 式14

式中：

N′_S为以年峰谷收益和年需量收益计算的电化学储电系统最小回收期，单位：年；

所述的电池的荷电状态、系统额定充放电功率和系统额定容量的约束条件采用步骤5的约束条件。