一種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種儲能系統(tǒng)調(diào)度方法，具體涉及一種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 用戶用電具有特定的規(guī)律，不同時段的用電量差別很大，導致每天電力系統(tǒng)的負 荷都會出現(xiàn)高峰與低谷，造成了機組的多次啟停，不利于機組的經(jīng)濟運行，也降低了系統(tǒng)的 負荷率，負荷率過低會導致網(wǎng)損的增加。并且隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模和容量也在不 斷擴大，而相應的地區(qū)電網(wǎng)用電的高峰甚至尖峰負荷以及峰谷差越來越大，為了減少高峰 與低谷之間的差距，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性，電力工業(yè)中需要進行削峰填谷，因此 削峰填谷是電力工業(yè)的一個重要研宄方向。
[0003] 近些年來，電力電子學、材料學等學科的發(fā)展推動了現(xiàn)代的先進儲能技術(shù)的發(fā)展， 現(xiàn)階段先進儲能技術(shù)已經(jīng)得到了示范性的推廣并有了實際上的應用。儲能系統(tǒng)在電能質(zhì) 量、平抑出力波動、調(diào)頻、削峰填谷方面均有應用。先進的儲能技術(shù)可用于削峰填谷，大大減 少城市用電的峰谷差，既不用投資再建電廠，也可避免谷值時系統(tǒng)閑置容量過大所導致的 發(fā)電機組總體經(jīng)濟性下降、煤耗增加，因此研宄先進儲能技術(shù)用于削峰填谷具有很強的工 程實用價值。先進儲能技術(shù)主要指壓縮空氣儲能、飛輪儲能等機械儲能，鉛酸、鎳氫、鎳隔、 鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能，超導、超級電容和高能密度電容儲能等電磁儲能，熔鹽儲 能和熱電儲能等熱力儲能。而目前用于削峰填谷的主要是電池儲能技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有的削峰填谷技術(shù)，更多關(guān)注儲能系統(tǒng)控制與削峰填谷效果之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及 相關(guān)控制方法。而考慮儲能系統(tǒng)運行成本和削峰填谷經(jīng)濟性等綜合經(jīng)濟效益的控制方法尚 不夠完善。
[0005] 隨著電價機制與電力市場制度的不斷完善，如何運用峰谷平分時電價或是電力市 場中的實時電價，并綜合考慮儲能系統(tǒng)各項支出與成本，開展儲能系統(tǒng)用于削峰填谷的優(yōu) 化控制是亟待解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度方 法。本發(fā)明通過在削峰填谷評價的目標函數(shù)和費用支出的目標函數(shù)之間設置不同的權(quán)重系 數(shù)，求解出不同狀態(tài)下的解，即儲能系統(tǒng)各時段的充放電功率，以根據(jù)需要采用不同的充放 電調(diào)度策略。還有助于儲能系統(tǒng)擁有者進一步地優(yōu)化儲能系統(tǒng)容量配置，具有一定適用性 和可操作性。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度方法，所述方法步驟如下：
[0009] (1)讀取未來一天內(nèi)預測的負荷出力數(shù)據(jù)、儲能參數(shù)及分時電價數(shù)據(jù)；
[0010] (2)計算優(yōu)化前的符合標準差和電費支出；
[0011] (3)求解不同權(quán)重函數(shù)下的儲能系統(tǒng)功率輸出；
[0012] (4)計算削峰填谷后的評價指標；
[0013] (5)計算削峰填谷的費用支出；
[0014] (6)做出削峰填谷評價指標和費用支出隨權(quán)系數(shù)變化的曲線。
[0015] 本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟（2)包括如下步驟：
[0016] A.計算優(yōu)化前的負荷標準差：
【主權(quán)項】
1. 一種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度方法，其特征在于，所述方法步驟如下： (1) 獲取未來一天內(nèi)預測的負荷出力數(shù)據(jù)、儲能參數(shù)及分時電價數(shù)據(jù)； (2) 計算優(yōu)化前的符合標準差和電費支出； (3) 求解不同權(quán)重函數(shù)下的儲能系統(tǒng)功率輸出； (4) 計算削峰填谷后的評價指標； (5) 計算削峰填谷的費用支出； (6) 繪制削峰填谷評價指標和費用支出隨權(quán)系數(shù)變化的曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟（2)包括如下步驟： A. 計算優(yōu)化前的負荷標準差：
其中，Pi〇ad,t為所述負荷第t時刻的出力數(shù)據(jù)，Pav為所述負荷出力的平均值，T為未來 一天的調(diào)度時段數(shù)，為儲能系統(tǒng)充放電前的負荷標準差； B. 根據(jù)分時電價計算優(yōu)化前的電費支出：
其中，Ct為所述負荷第t時刻的電價數(shù)據(jù)，fth。,,hi為儲能系統(tǒng)充放電前的電費支出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟（3)中，將優(yōu)化前負荷標準差 和電費支出代入削峰填谷數(shù)學優(yōu)化模型中，并求解不同權(quán)重系數(shù)下該模型的最優(yōu)解，步驟 如下： A. 削峰填谷數(shù)學優(yōu)化模型如下式：
Pfaess-[Pbess'l)Pbess，2) ???，Pbess't, ???，Pbess'T] 其中，化eJ為所求的多目標函數(shù)的值，化eJ為儲能成本，曰1表示第i種情況下 的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)具體需要可設置N個不同的權(quán)重系數(shù)，Pb。,康示由調(diào)度期間內(nèi)儲能系統(tǒng)輸 出功率所構(gòu)成的該數(shù)學模型的決策向量，Pb。^^表示第t時刻的儲能系統(tǒng)輸出功率，當Pbw&t < 0時，儲能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，當Pbws，t> 0時，儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，當Pbess，t= 0時， 儲能系統(tǒng)處于零功率運行狀態(tài)； B. 目標函數(shù)中，優(yōu)化后負荷標準差化eJ、電費支出fehar化eJW及儲能系統(tǒng)成本 計算如下：
其中，At表示負荷采樣的時間間隔； PwiPDSt為儲能系統(tǒng)放電或充電后的負荷平均值，即
儲能系統(tǒng)成本包括投資成本和運維成本，即 fbess化ess) -ClN+C〇M 其中，Ciw為調(diào)度周期儲能系統(tǒng)充放電操作的投資成本折舊，Ca"為運維成本； 投資成本是儲能系統(tǒng)初始進行投資時的成本，需要根據(jù)每次儲能系統(tǒng)的充放電深度分 攤到每一次的充放電操作；儲能系統(tǒng)的投資成本折舊，計算公式如下： 〔IN-(SOCdis, 〇-S〇C"s, 1) ?CiN, 8 其中，SOCdk,。為連續(xù)放電開始時的荷電狀態(tài)；SOCdw為連續(xù)放電結(jié)束時的荷電狀態(tài)； 為完全充放一次的投資成本折舊額，單位：元； 在實際中可W通過計算連續(xù)放電狀態(tài)下放電電量來導出上式中的S0C變化量：
其中，Tdk為連續(xù)放電狀態(tài)的持續(xù)時長；tdk為儲能放電的時刻；/Lwd。為儲能系統(tǒng)放電 狀態(tài)下的功率；C--儲能系統(tǒng)容量；Qdw,dk--連續(xù)放電時總的放電量； 對于儲能系統(tǒng)的運維成本，計算公式如下 C〇M-KoPmax/n+KjiQday,dis 其中，Pm。,為儲能系統(tǒng)對外功率的最大值，單位；kW;Cs為儲能系統(tǒng)容量單位；kWh;K。為 儲能系統(tǒng)的年運行成本系數(shù)，單位；kw/元；Km為維護成本系數(shù)，單位；kWh/元，n為年運行 天數(shù)； 故最后的目標函數(shù)表示如下：
C.該模型的約束條件如下： 1) 功率約束 充電時 Pch，max《Pbess，t《0 放電時 0《Pbess，t《Pdis，max 其中，Pc*，m。讀示儲能系統(tǒng)的最大充電功率，由于充電時功率小于零，因此Pch，m。遺負 值；Pdk.mi。表示儲能系統(tǒng)的最大放電功率，由于放電時功率大于零，因此Pdbmi。是正值； 2) 荷電狀態(tài)約束 SOCm化《S0Ct《S0Cmax
其中，SOCmh、SOCm"分別為儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)的最小值和最大值，SOCt為第t時刻的 荷電狀態(tài)，C表示相應的充放電系數(shù)，放電時C>1，說明放電過程中存在一定損耗，充電 時C<1，說明充電過程中也存在一定損耗，C表示儲能系統(tǒng)的額定容量。 D. 限定充電狀態(tài)和放電狀態(tài)的時刻 為了提高削峰填谷的效率，加快模型求解的速度，本文中對約束條件進行了改進；對充 放電功率約束，進行如下限定： 1)當PlDad,t<Pav時，儲能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，即Peh,max《Pbess,t《0 ; 。當PlDad,t>Pav時，儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，即0《Pbess,t《Pdbmax。 E. 設置N個不同的權(quán)重系數(shù)a;，并求解不同權(quán)重系數(shù)下的解。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟（4)中，計算優(yōu)化后的峰值、谷 值、峰谷差、負荷標準差、負荷平均值、峰谷差率、負荷率等表征削峰填谷效果的參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟（5)中，計算電費支出、儲能成 本和兩者加總的總費用。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于削峰填谷的儲能系統(tǒng)調(diào)度方法，所述方法包括(1)讀取未來一天內(nèi)預測的負荷出力數(shù)據(jù)、儲能參數(shù)及分時電價數(shù)據(jù)；(2)計算優(yōu)化前的符合標準差和電費支出；(3)求解不同權(quán)重函數(shù)下的儲能系統(tǒng)功率輸出；(4)計算削峰填谷后的評價指標；(5)計算削峰填谷的費用支出；(6)做出削峰填谷評價指標和費用支出隨權(quán)系數(shù)化的曲線。本發(fā)明通過對目標函數(shù)進行調(diào)整，有效地解決了不同物理意義、不同量綱的目標函數(shù)無法加權(quán)相加的問題。降低了儲能系統(tǒng)運行成本。有助于儲能系統(tǒng)擁有者進一步地優(yōu)化儲能系統(tǒng)容量配置，具有一定適用性和可操作性。
【IPC分類】G06Q50-06, H02J3-28, G06Q10-06
【公開號】CN104795829
【申請?zhí)枴緾N201510212961
【發(fā)明人】李相俊, 寧陽天, 惠東, 陳金祥, 鄭高, 麻秀范, 賈學翠, 郭光朝, 張亮, 王立業(yè), 汪奐伶
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日