一种光伏配电网的储能层级式联合配置方法及系统与流程

本发明涉及配电网储能配置，特别是一种光伏配电网的储能层级式联合配置方法及系统。

背景技术：

1、配电网中的光伏系统占比持续增加，越来越多的地区可能形成光伏主导的光伏配电网，电压稳定性等重要问题凸显。新增电池等物理储能可有效改善电压稳定性，但储能电池成本较高，如何在保障光伏配电网电压稳定的前提下实现低成本的物理储能配置非常重要。此外，物理储能配置灵活性较差，由于涉及周期较长，通常采用配电网长期运行中的典型光伏曲线作为参考。但实际运行中光伏出力存在随机波动性，导致物理储能配置与实际需要不尽匹配，降低配电网电压稳定性，危害配电网安全有效运行，单纯依靠物理储能配置无法应对光伏配电网在随机运行扰动下的电压稳定。光伏系统为全电力电子设备系统，能够灵活调控输出功率，使得光伏灵活功率控制近年来广泛受到关注，其中功率备用控制通过预留一部分光伏出力作为虚拟储能，在紧急时释放以支撑光伏并网需求。因此，可在物理储能的基础上进一步配置虚拟储能，提升光伏配电网随机运行扰动下的电压稳定。

2、综上，配置物理储能和虚拟储能能够缓解高占比光伏接入对配电网的负面影响，起到调峰填谷、平滑光伏出力波动的作用，全面提升光伏配电网电压稳定性。因此，本发明提出一种光伏配电网物理储能和虚拟储能层级式联合配置方法。

技术实现思路

1、鉴于现有的光伏配电网中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于目前研究仅考虑分析研究物理储能的配置方式来实现配电网性能的提升，未解决光伏配电网随机运行扰动下的电压稳定问题。仅提出虚拟储能概念，未研究虚拟储能在配电网中的配置，没有有效利用虚拟储能解决光伏配电网电压稳定问题。目前储能选址定容问题中的电压稳定性评价指标不够完善，当前对电压稳定性的衡量手段往往采用电压标准差，只考虑电压间的差异而忽略了额定电压水平对电压稳定性的影响。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其包括，

5、进行第一储能配置，生成第一储能初始粒子，并迭代更新所述第一储能配置，确定第一储能配置方案；

6、生成第二储能初始粒子，迭代更新第二储能配置，确定第二储能配置方案；

7、在所述第一储能配置方案的基础上，结合所述第二储能配置方案得到储能层级式联合配置方案。

8、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：所述第一储能配置以静态电压稳定性与系统总成本作为目标；

9、所述第一储能配置的目标函数包括经济性目标函数和电压稳定性目标函数；

10、所述经济性目标函数权衡长周期的储能配置成本，如下式所示：

11、ctot＝c1+c2+c3-c4+c5

12、其中，ctot为第一储能配置总成本，c1为第一储能初始投资成本；c2为第一储能运行成本；c3为系统网损成本；c4为第一储能支撑电能买卖收益；c5第一储能老化成本；

13、所述第一储能配置总成本的确定如下式所示：

14、

15、其中，n为第一储能配置总数；cn为第n个第一储能配置容量；ce为第一储能的容量单位安装费用；ω为第一储能老化成本比例系数；

16、所述第一储能运行成本的确定如下式所示：

17、

18、其中，t为经济性计算周期；cop为单位第一储能的日均运行维护费用；μ为等效比例系数；

19、所述系统网损成本的确定如下式所示：

20、

21、其中，ploss为系统网损功率；cs为售出电价；

22、所述第一储能老化成本的确定如下式所示：

23、

24、其中，wb为第一储能能量密度；cre为单位质量锂电池回收价格；sohn为第n个第一储能健康度；sohr为第一储能回收理论健康度。

25、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：所述电压稳定性目标函数通过电压差异和额定电压体现，得到电压稳定性指数；

26、所述电压稳定性指数如下式所示：

27、sh＝hch×[ih+(1-ih)gh]

28、sl＝hcl×[il+(1-il)gl]

29、

30、s＝(sh+sl)×0.5

31、其中，hch为超额电压节点百分比，hcl为缺额电压节点百分比，qh为超额电压节点个数，ql为缺额电压节点个数，ih为超额电压差异率，il为缺额电压差异率，gh是总超额电压累加值，gh是总缺额电压累加值，sh为过电压稳定性sen指数，sl为欠电压稳定性sen指数，s为整体配电网稳定性sen指数。

32、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：所述第二储能配置与所述第一储能相同，采用电压稳定性与经济性作为目标函数；

33、所述第二储能配置的经济性目标函数不包含长周期的储能配置成本，如下式所示：

34、ctotv＝c3+c6

35、其中，c3为系统网损成本；c6为第二储能构建成本；

36、所述第二储能构建成本如下式所示：

37、

38、其中，pr为虚拟储能配置功率；cb为电价；

39、所述第二储能配置的电压稳定性目标函数与第一储能配置的电压稳定性目标函数相同。

40、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：所述第一储能配置和第二储能配置还包括约束条件；

41、所述约束条件包括电压偏差约束、潮流约束和网络平衡约束；

42、所述电压偏差约束如下式所示：

43、

44、其中，为各节点下限偏差电压的标幺值，为各节点上限偏差电压的标幺值；

45、所述潮流约束如下式所示：

46、

47、其中，为节点i处有功出力；为节点i处无功出力；为节点i处有功负荷；为节点i处无功负荷；n为节点个数；ui为节点i处电压幅值；gij和bij为系统导纳；θij为节点i、j之间相角差；

48、所述网络平衡约束如下式所示：

49、

50、其中，pmain为配电网总输入有功功率；pbessi为输入储能总有功功率；pbesso为输储能输出总有功功率；pload为配电网负荷消耗总有功功率；ploss为配电网总网损。

51、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：所述第一储能配置还包括储能系统的soc约束；

52、所述第二储能配置还包括出力约束，如下式所示：

53、0≤pr≤prmax

54、其中，prmax为虚拟储能配置最大功率也即实际光伏功率。

55、作为本发明所述光伏配电网的储能层级式联合配置方法的一种优选方案，其中：更新迭代所述第一储能约束和所述第二储能约束通过对经济性目标参数和稳定性目标参数多目标寻优，如下式所示：

56、

57、其中，b为归一化特征值；为非劣集中经济性参数最大值；非劣集中稳定性参数最大值。

58、第二方面，本发明实施例提供了一种光伏配电网的储能层级式联合配置系统，其包括：

59、第一储能配置模块，用于进行第一储能配置，生成第一储能初始粒子，并迭代更新所述第一储能配置，确定第一储能配置方案；

60、第二储能配置模块，用于生成第二储能初始粒子，迭代更新第二储能配置，确定第二储能配置方案；

61、更新迭代模块，用于迭代更新第一和第二储能配置。

62、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法的任一步骤。

63、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法的任一步骤。

64、本发明有益效果为首先建立物理层储能选址定容寻优模型，其中以基于sen指数的电压稳定性指标作为优化目标，得到保障光伏配电网长周期电压稳定的物理储能配置结果。然后建立虚拟储能定容配置模型，根据日前光伏出力预测配置灵活虚拟储能，提升光伏配电网随机运行扰动下的电压稳定。本发明通过物理储能与虚拟储能的层级式联合配置全面保障光伏配电网电压稳定性。

技术特征：

1.一种光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：所述第一储能配置以静态电压稳定性与系统总成本作为目标；

3.如权利要求2所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：所述电压稳定性目标函数通过电压差异和额定电压体现，得到电压稳定性指数；

4.如权利要求3所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：所述第二储能配置与所述第一储能相同，采用电压稳定性与经济性作为目标函数；

5.如权利要求4所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：所述第一储能配置和第二储能配置还包括约束条件；

6.如权利要求5所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：所述第一储能配置还包括储能系统的soc约束；

7.如权利要求6所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：更新迭代所述第一储能约束和所述第二储能约束通过对经济性目标参数和稳定性目标参数多目标寻优，如下式所示：

8.一种光伏配电网的储能层级式联合配置系统，基于权利要求1～7任一所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法，其特征在于：包括，

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的光伏配电网的储能层级式联合配置方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种光伏配电网的储能层级式联合配置方法及系统，涉及配电网储能配置技术领域，包括进行第一储能配置，生成第一储能初始粒子，并迭代更新所述第一储能配置，确定第一储能配置方案；生成第二储能初始粒子，迭代更新第二储能配置，确定第二储能配置方案；在所述第一储能配置方案的基础上，结合所述第二储能配置方案得到储能层级式联合配置方案。本发明建立物理层储能选址定容寻优模型，其中以基于Sen指数的电压稳定性指标作为优化目标，得到保障光伏配电网长周期电压稳定的物理储能配置结果。然后建立虚拟储能定容配置模型，根据日前光伏出力预测配置灵活虚拟储能，提升光伏配电网随机运行扰动下的电压稳定。

技术研发人员：蔡永翔,徐玉韬,王扬,贺红艳,邓松,谈竹奎,张松,樊科,何明君,来传剑,李星锴,贺墨琳,徐常,王峰,宋子宏
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5