[发明专利]考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法

权利要求书

1.考虑电网灵活性的储能配置双层优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，计算灵活性优化指标；电网灵活性指标是以某一时刻网络中计算负载率最大的N条支路计算负载率的加权平均值作为该时刻电网的灵活性指标；之后，根据各个时刻的电网灵活性指标计算整个运行周期内的最大电网灵活性指标作为该运行情况下的电网灵活性；

步骤(2)，根据电网功率平衡约束、电源出力功率约束、支路传输容量约束、储能充放电功率约束和储能荷电状态约束，计算储能配置成本和一个周期内运行成本；

步骤(3)，以最小化储能配置运行成本和最小化电网灵活性指标为目标，以储能的配置容量为变量，构建包含经济性和灵活性的电力系统优化模型，求解得到储能配置容量和充放电功率，之后按照得到的储能配置容量和充放电功率进行调度和配置；

步骤(1)的具体步骤包括：

以t时刻网络中计算负载率最大的N条支路计算负载率的加权平均值作为t时刻电网的灵活性指标，如下：

式(1)中，FLEX_net(t)为电网灵活性评价指标，t为考察时刻，N为选取的支路数；i为支路编号，编号按t时刻支路计算负载率从高到低的原则确定，计算负载率最高的支路编号为1，以此类推；为第i条支路t时刻计算负载率；μ_i为支路i灵活性权重系数；

其中，负载率计算公式如下：

式(2)中，是在给定t时刻各机组出力和负荷需求，进行潮流仿真计算得到的支路i传输容量；S_imax是支路最大传输容量；

支路i灵活性权重系数μ_i计算公式如下：

式(3)中，T为考察时刻总数；N为选取的支路数；i为支路编号；为第i条支路t时刻计算负载率；为支路i考察时刻内计算负载率平均值；为考察时刻内支路i计算负荷率的方差；

以一个周期内电网灵活性指标FLEX_net(t)的最大值代表该种情况下电网的灵活性，计算公式如下：

F₁＝FLEX_net＝max(FLEX_net(t))， 式(4)

式(4)中，FLEX_net为一个周期内的电网灵活性；F₁为电网灵活性目标；

步骤(2)的具体步骤包括：

电网中储能的配置成本和一个周期内的运行成本为：

式(5)中，F₂为电网经济性目标；k为储能系统编号，N_ess为安装的储能系统个数；C_ee为储能单位容量的投资成本；C_ep为储能单位功率的运行成本；E_k为第k个储能系统的容量；P_k(t)为第k个储能系统第t个时刻的充放电功率；

约束条件包括：

(1)电网功率平衡约束：

式(6)中，m为电源编号，N_g为系统中电源总数，P_g,m为某时刻电源m出力；j为节点编号，N_b为节点总数；P_load,j为该时刻节点j的负荷功率；k为储能系统编号，N_ess为安装的储能系统个数，P_e,k为该时刻第k个储能系统的出力，以储能向电网释放能量为正方向；

(2)电源出力功率约束

P_g,m,min≤P_g,m,t≤P_g,m,max， 式(7)

式(7)中，P_g,m,min、P_g,m,max分别是电源m的最小发电功率和最大发电功率；P_g,m,t是电源m在t时刻的实际出力功率；

(3)支路传输容量约束：

0≤S_i(t)≤S_i,max， 式(8)

式(8)中，S_i(t)是第i条支路在t时刻的计算负载率；S_i,max是第i条支路的最大传输容量；

(4)储能充放电功率约束：

P_e,k,min≤|P_e,k|≤P_e,k,max， 式(9)

式(9)中，P_e,k,min、P_e,k,max分别是第k个储能系统充放电功率的下限和上限；|P_e,k|是第k个储能系统的充放电功率的绝对值；

(5)储能荷电状态约束：

式(10)中，SOC_k,min、SOC_k,max分别是储能荷电状态的下限和上限；SOC_k,1是储能初始时刻的荷电状态；η_k,c、η_k,d分别是储能的充电效率和放电效率，0≤η_k,c,η_k,d≤1；P_e,k,c和P_e,k,d分别是第k个储能系统的充电功率和放电功率，；E_k为第k个储能系统的容量；ΔT为时间间隔；

根据电网功率平衡约束、电源出力功率约束、支路传输容量约束、储能充放电功率约束和储能荷电状态约束，计算储能配置成本和一个周期内运行成本；

步骤(3)的具体步骤包括：

将步骤(1)中的电网灵活性指标F₁与步骤(2)中电网中储能的配置成本和一个周期内的运行成本F₂作为目标，构建电力系统优化模型；

F＝min(αF₁+βF₂)， 式(11)

式(11)中，F为优化模型目标函数，α和β分别是电网灵活性目标和电网经济性目标的重要程度；

采用NSGA II求解，得到Pareto最优断面后，根据式(11)对最后一代种群进行从小到大排序，挑选出排序后最小的个体，以该个体的变量值作为当前的最优决策值，之后按照最优决策值得到的配置结果进行配置；所述的变量值为NSGAII算法求解得到的储能配置容量和充放电功率。