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一种分布式发电和储能的容量配置方法

阅读：517发布：2021-02-18

IPRDB可以提供一种分布式发电和储能的容量配置方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种分布式发电和储能的容量配置方法。该配置方法包括：设置对微网内分布式发电和储能单元的配置目标为，微网联络线功率的峰谷差分别降低到目标值之下；以经济性评价标准为目标函数，在满足配置目标和负荷需求的情况下，最小化系统一次设备投资、安装和维护综合成本；划分约束条件；获取微网内的电网数据；根据所述约束条件优化配置所述电网数据。分布式发电与储能进行优化互补的经济性配置，延缓输配电设备升级改造、提高电力设备利用率、降低电网可靠性成本和促进新能源利用。，下面是一种分布式发电和储能的容量配置方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种分布式发电和储能的容量配置方法，其特征在于，所述配置方法包括：设置对微网内分布式发电和储能单元的配置目标为，微网联络线功率的峰谷差分别降低到目标值之下；以经济性评价标准为目标函数，在满足配置目标和负荷需求的情况下，最小化系统一次设备投资、安装和维护综合成本；

划分约束条件；

获取微网内的电网数据；

根据所述约束条件优化配置所述电网数据。

2.根据权利要求1所述的一种分布式发电和储能的容量配置方法，其特征在于，所述目标函数具体为：min＝CG+CS (1)

u(a)＝u*CgPG (3)

u(b)＝u*CSES (5)

其中，CG为分布式发电的综合成本，Cg为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，单位为“元/千瓦”，PG为所述分布式发电的配置容量，CS为储能的综合成本，Cs为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，位为“元/千瓦时”，ES为储能的配置容量；u为年维护费用系数；m为设备的全寿命周期；r0为贴现率。

3.根据权利要求1所述的一种分布式发电和储能的容量配置方法，其特征在于，所述划分约束条件具体包括：分布式发电装机容量约束，由微网内可利用的可再生能源和允许建造的分布式发电的数量而决定；

0≤PG≤a，a为分布式发电的数量约束；

分布式发电储能容量约束，由微网内允许建造的储能电池组的数量决定；

0≤ES≤b，b为储能系统的数量约束；

储能功率约束，充放电倍率约束，由储能系统允许充放的最大功率而决定；

-0.2ES≤Ps_t≤0.2ES，Ps_t为储能的实时充放电功率，ES为储能系统的总容量；

储能的荷电量约束，由储能系统要求的充放电深度而决定；

0.1ES≤Qt≤0.9ES,Qt为储能的实时荷电量；

微网联络线功率约束，也即网侧购电量约束，由负荷曲线和削峰填谷的目标而决定；

0≤Pb_t≤B，B为微网联络线功率的峰谷差目标值；

实时功率平衡约束，由微网系统内能量平衡的要求而决定；

PL_t+PV_t+PS_t＝Pb_t+PG_t (11)其中，PL_t为微网内不可转移负荷的实时功率；PV_t为微网内可转移负荷的实时功率；

Pb_t为网侧实时购电功率，PG_t为分布式电网的实时出力；

储能出力约束，由储能系统荷电量由充放电功率决定；

储能能量循环约束，考虑储能系统一天的荷电量能回到初始值，储能系统一天的充放电电量和为零；

可转移负荷用电功率约束，可转移负荷用实时电功率可以调整，但一天中可转移负荷总用电量固定。

4.根据权利要求1所述的一种分布式发电和储能的容量配置方法，其特征在于，所述获取微网内的电网数据具体包括：微网内负荷曲线：依据微网的容量、不可转移负荷类型、作息规律、用电量等信息选取相关的历史数据，按季节分析全年负荷特性，选择最大负荷季节的平均负荷曲线作为PL_t；

可转移负荷PV_t可以通过负荷数量、类型等相关信息确定；

微网联络线功率：系统未配置分布式发电和BESS时，微网联络线的实时功率是微网内的负荷，因此由负荷曲线可求得满足峰谷差降低要求下的目标曲线；

分布式发电日出力曲线：先计算得到全年出力的概率分布模型，再计算不同置信度下分布式发电的日出力曲线；

根据分布式发电的历史出力数据，将一天内各个时刻对应的全年出力分别进行排序，按照等微小组距T0划分区间，计算落在每个微小区间内的出力频数n；

由n/N计算出力数据落在每个微小区间内的概率p(i)，求得各个时刻下全年出力的概率密度；

分别将每个p(i)对微小区间进行积分，求得各个时刻下全年出力的概率分布曲线F(x)；

取置信度1-α，分别从各个时刻的概率分布曲线F(x)上查找α对应的横坐标，即功率P(t)，按照时间顺序连线，求得该置信度下的分布式发电出力曲线；

选取多个置信度，求得分布式发电在不同置信度下的日出力曲线。

5.根据权利要求1所述的一种分布式发电和储能的容量配置方法，其特征在于，所述根据所述约束条件优化配置所述电网数据具体包括：将线性规划问题转化为标准型，找到初始可行基，建立初始单纯形表；

检验各非基变量的检验数，如果所有检验数都小于等于0，则已得到最优解；否则，最大正检验数对应的变量作为进基变量；极小正比准则决定出基变量；进行迭代运算。

说明书全文

一种分布式发电和储能的容量配置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及分布式发电和储能的配置领域，特别是涉及一种分布式发电和储能的容量配置方法。

背景技术

[0002] 分布式发电是开发利用可再生能源的重要形式，在提高供电可靠性、改善电能质量的方面发挥着积极作用。而微电网具备运行模式灵活、独立可控、可有效调节分布式发电的特点，所以分布式发电采用微电网形式实现可再生能源的高效利用。

[0003] 可再生能源发电具有间歇性和随机性，分布式发电运行时出力存在不确定性，带来输出功率的波动，电池储能系统具有良好的充放电性能，不仅能够平衡微网的能量波动，还能够有效地进行需求侧管理，是实现能量平衡、保证微网正常运行的重要手段。利用BESS在负荷低谷期从网侧吸收电量，在负荷高峰期放电供给微网需求，降低了微网联络线功率的峰谷差，平滑目标负荷曲线，起到延缓输配电设备的升级改造、提高电力设备的利用率、降低电网的可靠性成本、促进新能源的利用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种能够降低微网联络线功率的峰谷差的分布式发电和储能的容量配置方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0006] 一种分布式发电和储能的容量配置方法，所述配置方法包括：

[0007] 设置对微网内分布式发电和储能单元的配置目标为，微网联络线功率的峰谷差分别降低到目标值之下；以经济性评价标准为目标函数，在满足配置目标和负荷需求的情况下，最小化系统一次设备投资、安装和维护综合成本；

[0008] 划分约束条件；

[0009] 获取微网内的电网数据；

[0010] 根据所述约束条件优化配置所述电网数据。

[0011] 可选的，所述目标函数具体为：

[0012] min＝CG+CS (1)

[0013]

[0014] u(a)＝u*CgPG (3)

[0015]

[0016] u(b)＝u*CSES (5)

[0017] 其中，CG为分布式发电的综合成本，Cg为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，单位为“元/千瓦”，PG为所述分布式发电的配置容量，CS为储能的综合成本，Cs为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，单位为“元/千瓦时”，ES为储能的配置容量；u为年维护费用系数；m为设备的全寿命周期；r0为贴现率。

[0018] 可选的，所述划分约束条件具体包括：

[0019] 分布式发电装机容量约束，由微网内可利用的可再生能源和允许建造的分布式发电的数量而决定；

[0020] 0≤PG≤a，a为分布式发电的数量约束；

[0021] 分布式发电储能容量约束，由微网内允许建造的储能电池组的数量决定；

[0022] 0≤ES≤b，b为储能系统的数量约束；

[0023] 储能功率约束，充放电倍率约束，由储能系统允许充放的最大功率而决定；

[0024] -0.2ES≤Ps_t≤0.2ES，Ps_t为储能的实时充放电功率，ES为储能系统的总容量；

[0025] 储能的荷电量约束，由储能系统要求的充放电深度而决定；

[0026] 0.1ES≤Qt≤0.9ES,Qt为储能的实时荷电量；

[0027] 微网联络线功率约束，也即网侧购电量约束，由负荷曲线和削峰填谷的目标而决定；

[0028] 0≤Pb_t≤B，B为微网联络线功率的峰谷差目标值；

[0029] 实时功率平衡约束，由微网系统内能量平衡的要求而决定；

[0030] PL_t+PV_t+PS_t＝Pb_t+PG_t

[0031] 其中，PL_t为微网内不可转移负荷的实时功率；PV_t为微网内可转移负荷的实时功率；Pb_t为网侧实时购电功率，PG_t为分布式电网的实时出力；

[0032] 储能出力约束，由储能系统荷电量由充放电功率决定；

[0033] 储能能量循环约束，考虑储能系统一天的荷电量能回到初始值，储能系统一天的充放电电量和为零；

[0034] 可转移负荷用电功率约束，可转移负荷用实时电功率可以调整，但一天中可转移负荷总用电量固定。

[0035] 可选的，所述获取微网内的电网数据具体包括：

[0036] 微网内负荷曲线：依据微网的容量、不可转移负荷类型、作息规律、用电量等信息选取相关的历史数据，按季节分析全年负荷特性，选择最大负荷季节的平均负荷曲线作为PL_t；可转移负荷PV_t可以通过负荷数量、类型等相关信息确定；

[0037] 微网联络线功率：系统未配置分布式发电和BESS时，微网联络线的实时功率是微网内的负荷，因此由负荷曲线可求得满足峰谷差降低要求下的目标曲线；

[0038] 分布式发电日出力曲线：先计算得到全年出力的概率分布模型，再计算不同置信度下分布式发电的日出力曲线；

[0039] 根据分布式发电的历史出力数据，将一天内各个时刻对应的全年出力分别进行排序，按照等微小组距T0划分区间，计算落在每个微小区间内的出力频数n；

[0040] 由n/N计算出力数据落在每个微小区间内的概率p(i)，求得各个时刻下全年出力的概率密度；

[0041] 分别将每个p(i)对微小区间进行积分，求得各个时刻下全年出力的概率分布曲线F(x)；

[0042] 取置信度1-α，分别从各个时刻的概率分布曲线F(x)上查找α对应的横坐标，即功率P(t)，按照时间顺序连线，求得该置信度下的分布式发电出力曲线；

[0043] 选取多个置信度，求得分布式发电在不同置信度下的日出力曲线。

[0044] 可选的，所述根据所述约束条件优化配置所述电网数据具体包括：

[0045] 将线性规划问题转化为标准型，找到初始可行基，建立初始单纯形表；

[0046] 检验各非基变量的检验数，如果所有检验数都小于等于0，则已得到最优解；否则，最大正检验数对应的变量作为进基变量；极小正比准则决定出基变量；进行迭代运算。

[0047] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开一种分布式发电和储能的容量配置方法。该配置方法包括：设置对微网内分布式发电和储能单元的配置目标为，微网联络线功率的峰谷差分别降低到目标值之下；经济性评价标准为，满足配置目标和负荷需求的情况下，系统一次设备投资、安装和维护等综合成本最小，获得目标函数；划分约束条件；获取微网内的电网数据；根据所述约束条件优化配置所述电网数据。分布式发电与储能进行优化互补的经济性配置，延缓输配电设备升级改造、提高电力设备利用率、降低电网可靠性成本和促进新能源利用。

附图说明

[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0049] 图1为本发明提供的一种分布式发电和储能的容量配置方法流程图；

[0050] 图2为本发明提供的一种分布式发电的节点网络构架图。

具体实施方式

[0051] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0052] 本发明的目的是提供一种能够降低微网联络线功率的峰谷差的分布式发电和储能的容量配置方法。

[0053] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0054] 如图1所示，一种分布式发电和储能的容量配置方法，所述配置方法包括：

[0055] 设置对微网内分布式发电和储能单元的配置目标为，微网联络线功率的峰谷差分别降低到目标值之下；经济性评价标准为，满足配置目标和负荷需求的情况下，系统一次设备投资、安装和维护等综合成本最小，获得目标函数；

[0056] 划分约束条件；

[0057] 获取微网内的电网数据；

[0058] 根据所述约束条件优化配置所述电网数据。

[0059] 可选的，所述目标函数具体为：

[0060] min＝CG+CS (1)

[0061]

[0062] u(a)＝u*CgPG (3)

[0063]

[0064] u(b)＝u*CSES (5)

[0065] 其中，CG为分布式发电的综合成本，Cg为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，单位为“元/千瓦”，PG为所述分布式发电的配置容量，CS为储能的综合成本，Cs为首次投入成本，包含购买成本和安装成本，单位为“元/千瓦时”，ES为储能的配置容量；u为年维护费用系数；m为设备的全寿命周期；r0为贴现率。

[0066] 所述划分约束条件具体包括：

[0067] 分布式发电装机容量约束，由微网内可利用的可再生能源和允许建造的分布式发电的数量而决定；

[0068] 0≤PG≤a，a为分布式发电的数量约束；

[0069] 分布式发电储能容量约束，由微网内允许建造的储能电池组的数量决定；

[0070] 0≤ES≤b，b为储能系统的数量约束；

[0071] 储能功率约束，充放电倍率约束，由储能系统允许充放的最大功率而决定；

[0072] -0.2ES≤Ps_t≤0.2ES，Ps_t为储能的实时充放电功率，ES为储能系统的总容量；

[0073] 储能的荷电量约束，由储能系统要求的充放电深度而决定；

[0074] 0.1ES≤Qt≤0.9ES,Qt为储能的实时荷电量；

[0075] 微网联络线功率约束，也即网侧购电量约束，由负荷曲线和削峰填谷的目标而决定；

[0076] 0≤Pb_t≤B，B为微网联络线功率的峰谷差目标值；

[0077] 实时功率平衡约束，由微网系统内能量平衡的要求而决定；

[0078] PL_t+PV_t+PS_t＝Pb_t+PG_t

[0079] 其中，PL_t为微网内不可转移负荷的实时功率；PV_t为微网内可转移负荷的实时功率；Pb_t为网侧实时购电功率，PG_t为分布式电网的实时出力；

[0080] 储能出力约束，由储能系统荷电量由充放电功率决定；

[0081] 储能能量循环约束，考虑储能系统一天的荷电量能回到初始值，储能系统一天的充放电电量和为零；

[0082] 可转移负荷用电功率约束，可转移负荷用实时电功率可以调整，但一天中可转移负荷总用电量固定。

[0083] 所述获取微网内的电网数据具体包括：

[0084] 微网内负荷曲线：依据微网的容量、不可转移负荷类型、作息规律、用电量等信息选取相关的历史数据，按季节分析全年负荷特性，选择最大负荷季节的平均负荷曲线作为PL_t；可转移负荷PV_t可以通过负荷数量、类型等相关信息确定。

[0085] 微网联络线功率：系统未配置分布式发电和BESS时，微网联络线的实时功率是微网内的负荷，因此由负荷曲线可求得满足峰谷差降低要求下的目标曲线；

[0086] 分布式发电日出力曲线：先计算得到全年出力的概率分布模型，再计算不同置信度下分布式发电的日出力曲线；

[0087] 根据分布式发电的历史出力数据，将一天内各个时刻对应的全年出力分别进行排序，按照等微小组距T0划分区间，计算落在每个微小区间内的出力频数n；

[0088] 由n/N计算出力数据落在每个微小区间内的概率p(i)，求得各个时刻下全年出力的概率密度；

[0089] 分别将每个p(i)对微小区间进行积分，求得各个时刻下全年出力的概率分布曲线F(x)；

[0090] 取置信度1-α，分别从各个时刻的概率分布曲线F(x)上查找α对应的横坐标，即功率P(t)，按照时间顺序连线，求得该置信度下的分布式发电出力曲线；

[0091] 选取多个置信度，求得分布式发电在不同置信度下的日出力曲线。

[0092] 所述根据所述约束条件优化配置所述电网数据具体包括：

[0093] 将线性规划问题转化为标准型，找到初始可行基，建立初始单纯形表；检验各非基变量的检验数，如果所有检验数都小于等于0，则已得到最优解；否则，最大正检验数对应的变量作为进基变量；极小正比准则决定出基变量；进行迭代运算。

[0094] 本发明以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标，以分布式发电和储能的一次设备投资、安装和维护等综合成本最小为评价标准，并考虑分布式电网出力的不确定性，以及微网内部可转移负荷的特性，研究整点时刻全年出力的概率分布，计算不同置信度下的分布式电网的出力曲线，同时以装机容量、网侧购电量、微网功率平衡、BESS充放电平衡和充放电倍率以及充放电深度等要求为约束条件，选择最优软件编程求解，给出微网配置分布式发电和储能容量的方法。该方法适用于包含微网的配电网系统，如图1所示。

[0095] 本发明得到微网系统内分布式发电与储能进行优化互补的经济性配置，延缓输配电设备升级改造、提高电力设备利用率、降低电网可靠性成本和促进新能源利用。

[0096] 本发明以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标，以分布式发电和储能的一次设备投资、安装和维护等综合成本最小为评价标准，以装机容量、网侧购电量、微网功率平衡、BESS充放电平衡和充放电倍率以及充放电深度等要求为约束条件，给出微网配置分布式发电和储能容量的策略。配置过程考虑了分布式发电出力的不确定性，以及微网内部可转移负荷的特性，使得配置结果更加准确可靠。

[0097] 本发明分析了典型微网的负荷特性和参数，得到了以高校、办公区、工业区、商场和居民区为代表的五类典型微网负荷曲线，通过负荷曲线计算得到满足峰谷差降低要求下的微网联络线功率曲线，并利用置信度的概念建立了全年分布式发电出力的概率分布模型。以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标，以分布式发电和储能的一次设备投资、安装和维护等综合成本最小为评价标准，利用线性规划方法在满足分布式发电装机容量、BESS充放电约束、微网运行约束的条件下对该模型求解，进而得到在不同配置目标下，随着置信度不同而变化的分布式发电和BESS容量的配置结果。

[0098] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0099] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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