一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法

摘要

本发明涉及移动储能技术领域，公开了一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，包括：步骤S1，确定各失电用户电力负荷等级；步骤S2，确定停电区域各移动式储能车运行状态；步骤S3，计算各移动式储能车到达各失电用户场所需时间；步骤S4，计算各失电用户负荷所需电量与负荷所需功率，并根据步骤S1中的电力负荷等级，计算各失电用户单位时间失电损失；步骤S5，对电力负荷等级高的失电用户根据到达时间优先原则优先安排应急供电；步骤S6，对其余失电用户根据到达时间优先原则进行应急供电；步骤S7，判断所有失电用户所需供电电量是否满足；步骤S8，对供电电量小于所需电量的电力负荷等级高的失电用户进行二次供电安排。

权利要求

1.一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，确定各失电用户的电力负荷等级；

步骤S2，确定停电区域各移动式储能车运行状态；

步骤S3，计算各移动式储能车到达各失电用户场所需的时间；

步骤S4，计算各失电用户的负荷所需电量与负荷所需功率，并根据步骤S1中的电力负荷等级，计算各失电用户的单位时间失电损失；

步骤S5，对电力负荷等级高的失电用户根据到达时间优先原则优先安排应急供电；

步骤S6，对其余失电用户根据到达时间优先原则进行应急供电；

步骤S7，判断所有失电用户所需供电电量是否满足；

步骤S8，对供电电量小于所需电量的电力负荷等级高的失电用户进行二次供电安排；

步骤S9，选定好移动式储能车后改变该储能车运行状态，返回步骤S1，重新进行数据采集；

在步骤S8中，还包括步骤S8.1，具体的；

若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车能够满足各失电用户的电量需求，则无需进行调控；

若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车存在无法满足各失电用户的电量需求的情况，则计算当前移动储能车还能持续的供电时间t，选择其余到达时间小于t的移动式储能车，对其进行二次调控供电；

在步骤S8.1中，还包括S8.1.1，具体的，选择到达时间小于t的移动式储能车不包括正在对高于或等于待额外调控的失电用户进行供电的移动式储能车；

在步骤S8.1.1中，具体的，

若可选择的移动式储能车包括未进行供电的移动式储能车，则选择未进行供电的移动式储能车进行二次调控。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，其特征在于：在步骤S1中，将电力负荷等级的失电用户确定为优先供电用户。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，其特征在于：在步骤S2中，确定停电区域各移动式储能车的所在位置、所储电量以及是否处于供电状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，其特征在于：在步骤S3中，移动式储能车的到达时间采用模糊控制，其表达式为：式中，s是移动储能系统到达顺序的编号， 是第s批到达第j个失电用户的移动储能系统行驶时间的模糊参数；T0表示从停电开始到供电所收到调度指令开始派送移动储能系统的响应时间；Tout表示移动储能车不受其他因素干扰下到达失电用户场所所用的时间。

5.根据权利要求1所述的一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，其特征在于：在步骤S8.1中，具体的，二次调控的移动式储能车能够与初次调控的移动式储能车的进行衔接。

说明书

一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法

技术领域

[0001] 本发明涉及移动储能技术领域，具体涉及一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法。

背景技术

[0002] 储能装置（energy storage system，ESS）能量响应速度快，具有“低储高发”的优点，可解决可再生能源出力间歇性的难题，提高配电网供电可靠性，增强配电网的韧性。合理的规划配电网中储能装置的地理位置和容量大小，可以使得光伏和风电等分布式电源的出力曲线更加地平缓，也关系到配电网运行的经济性指标。安全可靠的并网控制策略，则是配电网的能量管理优化、潮流分布改善、电压控制的关键技术。此外，储能也可以和可控负荷、电动汽车等其他灵活性资源协同调度，参与主动配电网运行。实际上，由于日渐复杂的构成元件和拓扑，储能装置在配电网中发挥的作用变得不可替代。

[0003] 但是，固定式储能系统存在建设周期长、地理位置不灵活等缺点。近年来涌现的移动储能系统（mobile energy storage system，MESS）采用储能单元和辅助电路的模块化设计，并通过标准集装箱集成，利用汽车等交通工具实现储能系统的移动。相较于固定式储能，由于移动式储能技术可以动态转移，在实际参与配网调度时比固定储能更灵活。鉴于MESS设备体积紧凑、占地面积较小、响应迅速的特点，在配电网的一些场景如重要设施短时间内保障供电、季节性区域内负荷曲线调整、临时扩容等方面有良好的应用前景，[0004] 但是，现有的移动式储能系统在进行应急电力分配时往往仅是基于电力负荷等级进行一次性划分，导致往往为了保证重要失电用户的电力需求，忽略了在不影响重要失电用户的电力供应情况下，对其余失电用户的电力保障，从而可能导致移动式储能系统的电力浪费以及造成了更大的失电损失。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，具体技术方案如下：

[0006] 一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤S1，确定各失电用户的电力负荷等级；

[0008] 步骤S2，确定停电区域各移动式储能车运行状态；

[0009] 步骤S3，计算各移动式储能车到达各失电用户场所需的时间；

[0010] 步骤S4，计算各失电用户的负荷所需电量与负荷所需功率，并根据步骤S1中的电力负荷等级，计算各失电用户的单位时间失电损失；

[0011] 步骤S5，对电力负荷等级高的失电用户根据到达时间优先原则优先安排应急供电；

[0012] 步骤S6，对其余失电用户根据到达时间优先原则进行应急供电；

[0013] 步骤S7，判断所有失电用户所需供电电量是否满足；

[0014] 步骤S8，对供电电量小于所需电量的电力负荷等级高的失电用户进行二次供电安排；

[0015] 步骤S9，选定好移动式储能车后改变该储能车运行状态，返回步骤S1，重新进行数据采集。

[0016] 作为上述技术方案的改进，在步骤S1中，将电力负荷等级的失电用户确定为优先供电用户。

[0017] 作为上述技术方案的改进，在步骤S2中，确定停电区域各移动式储能车的所在位置、所储电量以及是否处于供电状态。

[0018] 作为上述技术方案的改进，在步骤S3中，移动式储能车的到达时间采用模糊控制，其表达式为：

[0019] 式中，是移动储能系统到达顺序的编号， 是第 批到达第j个失电用户的移动储能系统行驶时间的模糊参数； 表示从停电开始到供电所收到调度指令开始派送移动储能系统的响应时间； 表示移动储能车不受其他因素干扰下到达失电用户场所所用的时间。

[0020] 作为上述技术方案的改进，在步骤S8中，还包括步骤S8.1，具体的：

[0021] 若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车能够满足各失电用户的电量需求，则无需进行调控；

[0022] 若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车存在无法满足各失电用户的电量需求的情况，则计算当前移动储能车还能持续的供电时间t，选择其余到达时间小于t的移动式储能车，对其进行二次调控供电。

[0023] 作为上述技术方案的改进，在步骤S8.1中，还包括S8.1.1，具体的，选择到达时间小于t的移动式储能车不包括正在对高于或等于待额外调控的失电用户进行供电的移动式储能车；具体的选择移动式储能车的表达式如下：

[0024]

[0025] 式中，N表示为移动式储能车， 表示为正在为第 电力负荷等级的失电用户进行供电的移动式储能车， 表示为正在为待二次调控供电的失电用户的电力负荷等级， 表示为未进行供电的移动式储能车。

[0026] 作为上述技术方案的改进，在步骤S8.1.1中，具体的，若可选择的移动式储能车包括未进行供电的移动式储能车，则选择未进行供电的移动式储能车进行二次调控。

[0027] 作为上述技术方案的改进，在步骤S8.1中，二次调控的移动式储能车能够与初次调控的移动式储能车的进行衔接，具体的，二次调控的移动式储能车到达时间与初次调控的移动式储能车的工作时间相近。

[0028] 本发明与现有技术相比较，其技术效果如下：

[0029] 本发明所述一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，通过采用时间优先的分配原则，能够使高电力负荷的失电用户最短时间内恢复供电，并通过计算当前供电储能车是否满足失电用户需求，对高电力负荷的失电用户进行二次调控供电，保证高电力负荷的失电用户的供电需求，从而最大化地减少停电损失。

附图说明

[0030] 图1为本发明所述一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法流程示意图。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0032] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

[0033] 实施例1：

[0034] 如图1所示，本发明所述一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，通过计算各移动储能车到达失电用户的时间与提供的总功率、电量；从而进行优化配置，保证应急供电时，失电损失最小。具体包括如下步骤：

[0035] 步骤S1，确定失电用户电力负荷等级，根据各失电用户供电中断所造成的损失大小将其划分为多个等级，再通过移动储能车对失电用户进行应急供电时，优先保障高等级的失电用户供电，从而尽量地保证将停电的损失降到最小。具体的电力负荷等级，例如可分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。其中，一级负荷供电中断会造成人员伤亡或经济的重大损失或重大的政治影响，所以确保电力用户一级负荷的持续供电是电力应急部门的基本要求。

[0036] 步骤S2，确定停电区域各移动式储能车运行状态，其运行状态包括：所在位置、所储电量、是否处于供电状态等，通过此步骤确认停电区域移动式储能车的状态为后续调控进行准备。

[0037] 步骤S3，计算各移动式储能车到达各失电用户场所需的时间，由于步骤S2中各移动式储能车所在位置不同，其到达各失电场所的时间也各不相同，为了尽量地缩短停电时间，应考虑失电用户对移动式储能车的等待时间，从而进行更好的安排。

[0038] 步骤S4，计算各失电用户的负荷所需电量与负荷所需功率，并根据步骤S1中的电力负荷等级，计算各失电用户的失电损失。

[0039] 步骤S5，对失电损失大的用户进行优先安排，即选择其附近最短等待时间移动式储能车进行救援，此步骤为优先保证失电用户的尽快恢复供电，与现有技术不同的是，现有的分配方式往往在考虑等待时间的同时还考虑失电用户所需的电量，通常在满足失电用户供电需求的各移动储能车中选择到达时间最短的来进行供电，此种方式往往忽略了到达失电用户最快的移动储能车，耽误了恢复供电时间，造成了更大的损失。

[0040] 步骤S6，对其余失电用户安排最短等待时间的移动储能车进行应急供电。此步骤同步骤S5，在对重要失电用户进行安排后再对其余失电用户进行最快的应急供电，从而保证失电用户的尽快供电，减少停电损失。

[0041] 步骤S7，根据失电用户所需的负荷所需功率以及移动储能车的自身供电电路，分等级计算各电力负荷等级所有失电用户的移动储能车所能提供的供电时间，并判断所有失电用户是否满足供电需求。此步骤是为了判断初步调控后的各失电用户的应急供电移动储能车是否满足其失电需求，从而更好地为后续再次调控做准备。

[0042] 步骤S8，根据步骤S7中判断对停电区域的移动储能车进行二次调控，具体的，若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车能够满足各失电用户的电量需求，则无需进行调控；若步骤S7中各失电用户的应急移动储能车存在无法满足各失电用户的电量需求的情况，则返回步骤S2，再次确定停电区域各移动式储能车运行状态，选择空闲移动式储能车或在对低等级电力负荷失电用户进行供电的移动式储能车安排其对高等级电力负荷的失电用户进行应急供电，从而使停电损失降到最小。

[0043] 步骤S9，选定好移动式储能车后改变该储能车运行状态，返回步骤S1，重新进行数据采集。

[0044] 实施例2：

[0045] 在上述实施方式中，本发明大致介绍了本发明一种基于电力网络的移动式储能系统控制决策方法，在本实施例中，将具体介绍各步骤的详细流程。

[0046] 在步骤S3中，由于移动式储能车的到达时间受到路况、天气等因素的影响，其移动储能系统的行驶时间存在不确定性，实际运行中往往只能给出一定范围，而非精确值，故其具有明显的模糊性。考虑移动储能系统行驶时间的不确定性，其优化调度模型是一个模糊问题，因此，采用模糊参数来描述行驶时间的不确定性；

[0047] 假设步骤S1中，各电力负荷等级为（1，2，...，m），m为电力负荷等级的个数，则步骤S4中，各失电用户的失电损失表示为 ， =1，2，...，m，则总停电损失的表达式为：

[0048]  公式1

[0049] 式中， 为移动储能系统所弥补停电损失的乐观值，其含义是指在一定置信度条件下，小于弥补停电损失模糊变量的最大弥补损失，其具体的计算公式如下：

[0050]  公式2

[0051] 式中， 表示移动式储能车对第 个失电用户第 级负荷的输出功率；为该移动式储能车在 下的输出时间， 为第 级负荷的单位停电损失， 表示表示第 个失电用户的等待移动式储能车的时间，由于行驶时间的不确定性， 是一个模糊参数，其表达式为：

[0052]  公式3

[0053] 式中，是移动储能系统到达顺序的编号， 是第s批到达第 个失电用户的移动储能系统行驶时间的模糊参数； 表示从停电开始到供电所收到调度指令开始派送移动储能系统的响应时间； 表示移动储能车不受其他因素干扰下到达失电用户场所所用的时间。

[0054] 由上述各表达式，显而易见的，当移动式储能车能够满足失电用户所需电量的情况下，停电的损失主要由表达式 决定，即移动式储能车到达失电用户的时间以及第级负荷的单位停电损失决定。又由于现实场景下，高等级的电力负荷失电用户造成的 远大于低等级电力负荷失电用户。因此，在步骤S5中，优先保证高等级的电力负荷的失电用户的尽快恢复供电能够有效地减少停电损失。

[0055] 在步骤S8中，由于步骤S5就近选择移动式储能车对失电用户恢复供电，其移动式储能车自身电量可能不够失电用户恢复使用。因此，为了保证电力负荷等级较高的用户用电需求，需要对其进行二次调控供电。具体的，在步骤S8中，包括S8.1，即若各失电用户的应急移动储能车存在无法满足各失电用户的电量需求，则计算当前移动储能车还能持续的供电时间t，选择其余到达时间小于t的移动式储能车，对其进行二次调控供电。

[0056] 同时，为了保证重点失电用户即电力负荷等级高的失电用户用电保障，在步骤S8.1中，还包括S8.1.1，具体的，选择的到达时间小于t的移动式储能车不包括正在对高于或等于待额外调控的失电用户进行供电的移动式储能车；具体的选择移动式储能车的表达式如下：

[0057]  公式4

[0058] 式中，N表示为移动式储能车， 表示为正在为第 电力负荷等级的失电用户进行供电的移动式储能车，表示为正在为待二次调控供电的失电用户的电力负荷等级， 表示为未进行供电的移动式储能车。

[0059] 作为进一步的优化改进，为了尽量避免不影响其他失电用户的供电需求，在步骤S8.1.1中，尽量选择未进行供电的移动式储能车。

[0060] 同时，为了更好地对整体停电区域进行调控管理，在步骤S8.1中，移动式储能车无需立即前往待二次调控的失电用户场所。这样设置，一方面能够实时确保在有额外更重要的供电目标出现时，能够更好地调控车辆，另一方面在利用低等级电力负荷的移动式储能车时，能够使低电力负荷的失电用户停电时间减短，有利于缩小停电损失。即二次调控的移动式储能车在稍大于初次调控的移动式储能车的工作时间内到达即可。

[0061] 需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。