一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法转让专利
申请号 : CN201910232778.8
文献号 : CN110277781A
文献日 : 2019-09-24
发明人 : 孙可 , 陈锡祥 , 陈嵘 , 郑伟民 , 殷伟斌 , 郁家麟 , 陈理 , 李春 , 郑朝明 , 刘伟
申请人 : 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：建立园区光储充的光储充一体化控制器模型、储能装置模型以及电动汽车状态模型；
步骤二：将园区作为负荷节点接入地区电网；
步骤三：建立社会效益总体最优的目标函数；
步骤四：建立约束条件；
步骤五：以ΔT为时间间隔，进行日前经济优化，获得调度结果。
2.根据权利要求1所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述光储充一体化控制器模型为功率流模型，所述功率流模型为：PCR＝PBAT+PPV-PEV，
其中，PCR为园区光储充一体化控制器与电网交换的有功功率，PBAT为储能装置流向光储充一体化控制器的功率，PPV为光伏发电装置流向光储充一体化控制器的功率，PEV为光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率。
3.根据权利要求1或2所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述储能装置为蓄电池，所述储能装置模型包括运行维护成本模型和荷电状态模型，所述运行维护成本模型为：其中， 为运行维护成本， 为t时段BAT的运行维护成本系数，随设备使用时间的延长而增加，但在日前规划的时间尺度上认为其基本不变；PBAT,t为t时段BAT的输出功率，其值为正表示蓄电池给光储充一体化控制器充电，为负表示放电；
所述荷电状态模型为：
其中，
Et为t时段的总能量，δ为蓄电池的自放电率，数值很小可以忽略，ηch和ηdis分别为BAT的充电和放电效率，EB为储能装置的总容量。
4.根据权利要求1或2所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述电动汽车状态模型为电动汽车荷电状态模型，所述电动汽车荷电状态模型为：其中，SOCj，t为电动汽车j在t时段的荷电状态，ηc和ηf分别为电动汽车的充放电效率，CEV为电动汽车的电池额定容量，PEV,t为t时段光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率，tg为电价谷时段，tp为电价平时段，tf为电价峰时段。
5.根据权利要求1或2所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，社会效益总体最优的目标函数为：其中：
Cs,t＝PGrid,tPloss·ΔT，
其中， 为蓄电池运行维护成本；CGrid,t为t时刻的分时电价，CPV为新能源上网电价，CEX,t为t时段内园区从电网购电的费用，Cs,t为t时段内的区域电网的网损造成的公共成本，PGrid,t为t时刻园区从地区电网消耗的电能，Ploss为每个时间段内通过各节点电压幅值和相角计算的电网网损，n为电网节点数，N＝24，表示未来一天内的24小时，时间间隔ΔT＝1h。
6.根据权利要求1或2所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述约束条件包括储能装置约束、电动汽车约束、配网电压约束、功率平衡约束和容量约束；所述储能装置约束为：-PBAT_max≤PBAT,t≤PBAT_maxSOCBAT_min≤SOCBAT,t≤SOCBAT_max其中，PBAT_max为储能装置最大充放电功率，SOCBAT_max与SOCBAT_min为储能装置SOC上下限；
所述电动汽车约束为：
SOCEV_min≤SOCEV,t≤SOCEV_max其中，SOCEV_max与SOCEV_min为电动汽车SOC上下限；
所述配网电压约束为：
Ui,min≤Ui≤Ui,max
其中，Ui为配网电压Ui，max和Ui，min分别为配网电压的上限值和下限值；
所述功率平衡约束包括内部功率平衡约束、有功及无功平衡约束以及所在区域电网功率平衡约束，所述内部功率平衡约束为：PCR,t＝PBAT,t+PPV,t-PEV,t其中，PCR，t为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的有功功率，PBAT，t为t时段储能装置流向光储充一体化控制器的功率，PPV，t为t时段光伏发电装置流向光储充一体化控制器的功率，PEV，t为t时段光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率；
所述有功及无功平衡约束为：
PGrid,t+PCR,t＝PLoad,t
QGrid,t+QCR,t＝QLoad,t
其中，PGrid,t为t时段园区从地区电网消耗的有功功率，PLoad，t为t时段园区负荷总有功功率，QGrid，t为t时段园区从地区电网消耗的无功功率，QCR，t为为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的无功功率，QLoad，t为t时段园区负荷总无功功率；
所在区域电网功率平衡约束为：
其中，Pi为电网节点i注入的有功功率，Qi为电网节点i注入的无功功率，Ui为电网节点i的电压模值，Uj为电网节点j的电压模值，Gij为电网节点i,j间的电导，Bij为电网节点i,j间的电纳，θij为电网节点i,j间的电压相角差；
所述容量约束包括：
发电机组有功、无功出力上下限约束：
和线路传输功率极限约束：
Sijmin≤Sij≤Sijmax，
其中，PGK为发电机组k的有功功率，PGK(max)和PGK(min)分别为发电机组k有功功率的上限和下限值，QGi为发电机组i的无功功率，QGi(max)和QGi(min)分别为发电机组i的无功功率的上限和下限值，S为发电机组集合，Sij为线路ij的传输潮流功率，Sij，max和Sij，min分别为线路ij传输潮流功率的上限值和下限值。
7.根据权利要求3所述的一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述约束条件包括储能装置约束、电动汽车约束、配网电压约束、功率平衡约束和容量约束；所述储能装置约束为：-PBAT_max≤PBAT,t≤PBAT_maxSOCBAT_min≤SOCBAT,t≤SOCBAT_max其中，PBAT_max为储能装置最大充放电功率，SOCBAT_max与SOCBAT_min为储能装置SOC上下限；
所述电动汽车约束为：
SOCEV_min≤SOCEV,t≤SOCEV_max其中，SOCEV_max与SOCEV_min为电动汽车SOC上下限；
所述配网电压约束为：
Ui,min≤Ui≤Ui,max
其中，Ui为配网电压Ui，max和Ui，min分别为配网电压的上限值和下限值；
所述功率平衡约束包括内部功率平衡约束、有功及无功平衡约束以及所在区域电网功率平衡约束，所述内部功率平衡约束为：PCR,t＝PBAT,t+PPV,t-PEV,t其中，PCR，t为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的有功功率，PBAT，t为t时段储能装置流向光储充一体化控制器的功率，PPV，t为t时段光伏发电装置流向光储充一体化控制器的功率，PEV，t为t时段光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率；
所述有功及无功平衡约束为：
PGrid,t+PCR,t＝PLoad,t
QGrid,t+QCR,t＝QLoad,t
其中，PGrid,t为t时段园区从地区电网消耗的有功功率，PLoad，t为t时段园区负荷总有功功率，QGrid，t为t时段园区从地区电网消耗的无功功率，QCR，t为为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的无功功率，Qload，t为t时段园区负荷总无功功率；
所在区域电网功率平衡约束为：
其中，Pi为电网节点i注入的有功功率，Qi为电网节点i注入的无功功率，Ui为电网节点i的电压模值，Uj为电网节点j的电压模值，Gij为电网节点i,j间的电导，Bij为电网节点i,j间的电纳，θij为电网节点i,j间的电压相角差；
所述容量约束包括：
发电机组有功、无功出力上下限约束：
和线路传输功率极限约束：
Sijmin≤Sij≤Sijmax，
其中，PGK为发电机组k的有功功率，PGK(max)和PGK(min)分别为发电机组k有功功率的上限和下限值，QGi为发电机组i的无功功率，QGi(min)和QGi(min)分别为发电机组i的无功功率的上限和下限值，S为发电机组集合，Sij为线路ij的传输潮流功率，Sij，max和Sij，min分别为线路ij传输潮流功率的上限值和下限值。
说明书 :
一种含光储充园区电网的电力系统经济调度方法
技术领域
背景技术
发明内容
其中，
Et为t时段的总能量，δ为蓄电池的自放电率，数值很小可以忽略，ηch和ηdis分别为BAT的充电和放电效率，EB为储能装置的总容量。某时段t电池的荷电状态SOC可由上一时段SOC递推得到，可定义为：
电动汽车通常采用“恒流-恒压”的充放电模式，电动汽车在每小时内的充放电视为恒功率过程。所述电动汽车荷电状态模型说明如下：
作为优选，所述电动汽车状态模型为电动汽车荷电状态模型，所述电动汽车荷电状态模型为：
其中，SOCj，t为电动汽车j在t时段的荷电状态，ηc和ηf分别为电动汽车的充放电效率，CEV为电动汽车的电池额定容量，PEV,t为t时段光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率，tg为电价谷时段，tp为电价平时段，tf为电价峰时段。
Cs,t＝PGrid,tPloss·ΔT，
其中， 为蓄电池运行维护成本；CGrid,t为t时刻的分时电价，CPV为新能源上网电价，CEX,t为t时段内园区从电网购电的费用，Cs,t为t时段内的区域电网的网损造成的公共成本，PGrid,t为t时刻园区从地区电网消耗的电能，Ploss为每个时间段内通过各节点电压幅值和相角计算的电网网损，n为电网节点数，N＝24，表示未来一天内的24小时，时间间隔ΔT＝1h。
-PBAT_max≤PBAT,t≤PBAT_max
SOCBAT_min≤SOCBAT,t≤SOCBAT_max
其中，PBAT_max为储能装置最大充放电功率，SOCBAT_max与SOCBAT_min为储能装置SOC上下限；
所述电动汽车约束为：
SOCEV_min≤SOCEV,t≤SOCEV_max
其中，SOCEV_max与SOCEV_min为电动汽车SOC上下限；
所述配网电压约束为：
Ui,min≤Ui≤Ui,max
其中，Ui为配网电压Ui，max和Ui，min分别为配网电压的上限值和下限值；
所述功率平衡约束包括内部功率平衡约束、有功及无功平衡约束以及所在区域电网功率平衡约束，所述内部功率平衡约束为：
PCR,t＝PBAT,t+PPV,t-PEV,t
其中，PCR，t为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的有功功率，PBAT，t为t时段储能装置流向光储充一体化控制器的功率，PPV，t为t时段光伏发电装置流向光储充一体化控制器的功率，PEV，t为t时段光储充一体化控制器流向电动汽车的充电功率；
所述有功及无功平衡约束为：
PGrid,t+PCR,t＝PLoad,t
QGrid,t+QCR,t＝QLoad,t
其中，PGrid,t为t时段园区从地区电网消耗的有功功率，PLoad，t为t时段园区负荷总有功功率，QGrid，t为t时段园区从地区电网消耗的无功功率，QCR，t为为t时段园区光储充一体化控制器与电网交换的无功功率，QLoad，t为t时段园区负荷总无功功率；
所在区域电网功率平衡约束为：
其中，Pi为电网节点i注入的有功功率，Qi为电网节点i注入的无功功率，Ui为电网节点i的电压模值，Uj为电网节点j的电压模值，Gij为电网节点i,j间的电导，Bij为电网节点i,j间的电纳，θij为电网节点i,j间的电压相角差；
所述容量约束包括：
发电机组有功、无功出力上下限约束：
和线路传输功率极限约束：
Sijmin≤Sij≤Sijmax，
其中，PGK为发电机组k的有功功率，PGK(max)和PGK(min)分别为发电机组k有功功率的上限和下限值，QGi为发电机组i的无功功率，QGi(max)和QGi(min)分别为发电机组i的无功功率的上限和下限值，S为发电机组集合，Sij为线路ij的传输潮流功率，Sij，max和Sij，min分别为线路ij传输潮流功率的上限值和下限值。
附图说明
具体实施方式
步骤1：建立园区100内的光储充一体化控制器200、储能和电动汽车的数学模型。
PCR＝PBAT+PPV-PEV
其中，PCR为光储充一体化控制器200与电网交换的有功功率，PBAT为储能蓄电池流向光储充一体化控制器200的功率，PPV为光伏发电装置流向光储充一体化控制器200的功率，PEV为光储充一体化控制器200流向电动汽车的充电功率。
电动汽车通常采用“恒流-恒压”的充放电模式，因此将电动汽车在每小时内的充放电视为恒功率过程。园区100中电动汽车的电池SOC为：
式中，ηc和ηf分别为电动汽车的充放电效率；CEV为电动汽车的电池额定容量，PEV,t为t时段光储充一体化控制器200流向电动汽车的充电功率，tg为电价谷时段，tp为电价平时段，tf为电价峰时段。
式中， 为蓄电池运行维护成本；CGrid,t为t时刻的分时电价；CPV为光伏等新能源上网电价；CEX,t为t时段内企业从电网购电的费用；Cs,t为t时段内的区域电网网损造成的公共成本；PGrid,t为t时刻从地区电网消耗的电能；Ploss为每个时间段内通过各节点电压幅值和相角计算的电网网损；n为电网节点数；N为24，代表未来一天内的24小时；时间间隔ΔT＝
1h。
-PBAT_max≤PBAT,t≤PBAT_max
SOCBAT_min≤SOCBAT,t≤SOCBAT_max
其中，PBAT_max为储能装置最大充放电功率，SOCBAT_max与SOCBAT_min为储能装置SOC上下限。
SOCEV_min≤SOCEV,t≤SOCEV_max
其中，SOCEV_max与SOCEV_min为电动汽车SOC上下限。
Ui,min≤Ui≤Ui,max
其中，Ui为配网电压Ui，max和Ui，min分别为配网电压的上限值和下限值。
PCR,t＝PBAT,t+PPV,t-PEV,t，
其中，PCR，t为t时段园区100光储充一体化控制器200与电网交换的有功功率，PBAT，t为t时段储能装置流向光储充一体化控制器200的功率，PPV，t为t时段光伏发电装置流向光储充一体化控制器200的功率，PEV，t为t时段光储充一体化控制器200流向电动汽车的充电功率。
QGrid,t+QCR,t＝QLoad,t
其中，PGrid,t为t时段园区100从地区电网消耗的有功功率，PLoad，t为t时段园区100总有功功率，QGrid，t为t时段园区100从地区电网消耗的无功功率，QCR，t为为t时段园区光储充一体化控制器200与电网交换的无功功率，QLoad，t为t时段园区100总无功功率。
(5)容量约束
发电、负荷容量约束：
线路传输功率极限约束：
Sijmin≤Sij≤Sijmax，
其中，PGK为发电机组k的有功功率，PGK(max)和PGK(min)分别为发电机组k有功功率的上限和下限值，QGi为发电机组i的无功功率，QGi(max)和QGi(min)分别为发电机组i的无功功率的上限和下限值，S为发电机组集合，Sij为线路ij的传输潮流功率，Sij，max和Sij，min分别为线路ij传输潮流功率的上限值和下限值。
进行日前经济优化调度的结果如图4，优化后的总体社会效益为16.808万元。可以看出，本方法使得园区100内的储能装置和电动汽车得到合理有效利用，发掘了多种能源因素的经济潜力。