專利名稱：一種儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
大規(guī)模儲(chǔ)能電站由多個(gè)、多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成，電池?cái)?shù)量多，構(gòu)成復(fù)雜，優(yōu)化的調(diào)度策略是確保整個(gè)電站經(jīng)濟(jì)、安全、可靠運(yùn) 行的重要依據(jù)之一。當(dāng)儲(chǔ)能電站接收電網(wǎng)功率調(diào)度指令后，通過(guò)合理的分配原則進(jìn)行計(jì)算，然后將計(jì)算得到的功率值最終下發(fā)至各條儲(chǔ)能支路，以滿足電網(wǎng)總調(diào)度功率要求和儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)MW級(jí)儲(chǔ)能電站正處于示范運(yùn)行階段，儲(chǔ)能電站的優(yōu)化調(diào)度策略尚處于理論研究階段，暫時(shí)沒(méi)有公認(rèn)的成熟解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，該方法充分考慮了儲(chǔ)能電站的具體構(gòu)成和儲(chǔ)能電池的技術(shù)特性，以總成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以電池運(yùn)行和調(diào)度功率需求為約束條件，該方法同時(shí)適用于能量型儲(chǔ)能電站和功率型儲(chǔ)能電站。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，所述方法用的系統(tǒng)包括獨(dú)立可調(diào)電池組、變壓器、變壓器母線和儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；所述獨(dú)立可調(diào)電池組接入變壓器低壓側(cè)的母線上；所述變壓器與所述儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心進(jìn)行通信；所述儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行通信；其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟( I)初始化儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)；(2)確定獨(dú)立可調(diào)度電池組的組數(shù)；(3)讀入所述獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)并上傳至儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；(4)確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案，得出最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型；(5)輸出儲(chǔ)能電站電池組的功率調(diào)度指令。其中，所述步驟(I)中，所述儲(chǔ)能電站包括獨(dú)立可調(diào)度電池組；所述獨(dú)立可調(diào)度電池組包括儲(chǔ)能支路；所述儲(chǔ)能支路由儲(chǔ)能變流器PCS、電池管理系統(tǒng)BMS和電池堆BP ;所述儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)指的是儲(chǔ)能變流器PCS、電池管理系統(tǒng)BMS和電池堆BP的儲(chǔ)能類型及參數(shù)。其中，所述步驟(2)中，所述獨(dú)立可調(diào)電池組是指在調(diào)度運(yùn)行中電池工作狀態(tài)相同、參數(shù)同步改變的儲(chǔ)能電池組；確定每一個(gè)獨(dú)立可調(diào)電池組作為一個(gè)獨(dú)立的控制變量，以Ai表示，其中i=l,…，No其中，所述步驟(3)中，所述獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)包括充電效率η。、放電效率nd、電池的最小允許充放電功率srn、電池的最大允許充放電功率sr、荷電量值soc、電池的最小允許荷電量SOQmin、電池的最大允許荷電量SOCfax和前一個(gè)調(diào)度周期電池組工作狀態(tài)Ui (t-Ι)。其中，將獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)上傳至儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心，同時(shí)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取獨(dú)立可調(diào)度電池組的組數(shù)N、電池組投入的建設(shè)成本Cfl，允許的無(wú)功功率放電系數(shù)β i和電池組的已充放電次數(shù)其中，所述步驟(4)中，確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案包括確定儲(chǔ)能電站的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。其中，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案的目標(biāo)函數(shù)以總成本C最低為優(yōu)化目標(biāo)，控制變量取為電池組的有功功率Pi和無(wú)功功率Qi，其中i = 1，...，N;所述總成本C包括固定成本Cf和可變成本(；；在儲(chǔ)能電站，固定成本指安裝建設(shè)成本；可變成本包括運(yùn)行維護(hù)成本Cm和損耗成本Q。其中，所述運(yùn)行維護(hù)成本Cm用下式表示
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，所述方法用的系統(tǒng)包括獨(dú)立可調(diào)電池組、變壓器、變壓器母線和儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；所述獨(dú)立可調(diào)電池組接入變壓器低壓側(cè)的母線上；所述變壓器與所述儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心進(jìn)行通信；所述儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行通信；其特征在于，所述方法包括下述步驟(1)初始化儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)；(2)確定獨(dú)立可調(diào)度電池組的組數(shù)；(3)讀入所述獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)并上傳至儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；(4)確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案，得出最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型；(5)輸出儲(chǔ)能電站電池組的功率調(diào)度指令。
2.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述儲(chǔ)能電站包括獨(dú)立可調(diào)度電池組；所述獨(dú)立可調(diào)度電池組包括儲(chǔ)能支路；所述儲(chǔ)能支路由儲(chǔ)能變流器PCS、電池管理系統(tǒng)BMS和電池堆BP ;所述儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)指的是儲(chǔ)能變流器PCS、電池管理系統(tǒng)BMS和電池堆BP的儲(chǔ)能類型及參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述獨(dú)立可調(diào)電池組是指在調(diào)度運(yùn)行中電池工作狀態(tài)相同、參數(shù)同步改變的儲(chǔ)能電池組；確定每一個(gè)獨(dú)立可調(diào)電池組作為一個(gè)獨(dú)立的控制變量，以Ai表示，其中i=l，...，N。
4.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)包括充電效率n。、放電效率nd、電池的最小允許充放電功率Simi' 電池的最大允許充放電功率S1"1'荷電量值soc、電池的最小允許荷電量soc,.'氣電池的最大允許荷電量SOQmax和前一個(gè)調(diào)度周期電池組工作狀態(tài)Ui (t-ι)。
5.如權(quán)利要求4所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，將獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)上傳至儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心，同時(shí)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取獨(dú)立可調(diào)度電池組的組數(shù)N、電池組投入的建設(shè)成本Cfl，允許的無(wú)功功率放電系數(shù)I和電池組的已充放電次數(shù)
6.如權(quán)利要求1所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(4)中，確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案包括確定儲(chǔ)能電站的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。
7.如權(quán)利要求6所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案的目標(biāo)函數(shù)以總成本C最低為優(yōu)化目標(biāo)，控制變量取為電池組的有功功率Pi和無(wú)功功率Qi,其中i =1，...，N ;所述總成本C包括固定成本Cf和可變成本(；；在儲(chǔ)能電站，固定成本指安裝建設(shè)成本；可變成本包括運(yùn)行維護(hù)成本Cni和損耗成本Cp
8.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述運(yùn)行維護(hù)成本Cm用下式表不:
9.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述損耗成本Q用下述表達(dá) 式組表示充電時(shí)
10.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，在儲(chǔ)能電站中，判斷電池組 是否稱為一次獨(dú)立充放電行為的標(biāo)志位為Pi，用下式表示
11.如權(quán)利要求7所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案的目標(biāo)函 數(shù)用下式表示min C = Qj+Ci+Cf⑦。
12.如權(quán)利要求6所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案的約束條 件包括功率平衡約束、電池充放電功率約束和荷電量約束。
13.如權(quán)利要求12所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述功率平衡約束用下式 表不:
14.如權(quán)利要求12所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述電池充放電功率的上下限范圍如下充電時(shí)，
15.如權(quán)利要求12所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述荷電量約束用下式表
16.如權(quán)利要求6所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型用下述表達(dá)式組表示
17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述方法中儲(chǔ)能電站的儲(chǔ)能支路發(fā)生故障時(shí)，對(duì)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型按照下述方式進(jìn)行修正1)若第i組獨(dú)立可調(diào)電池組整體發(fā)生故障，則退出運(yùn)行，待維修后再投入使用;強(qiáng)行去掉第i組獨(dú)立可調(diào)電池組的控制變量Pi和Qi,控制變量維數(shù)減I ;2)若第i組獨(dú)立可調(diào)電池組中某儲(chǔ)能支路發(fā)生故障，該故障儲(chǔ)能支路退出運(yùn)行待維修，此獨(dú)立可調(diào)電池組中剩余電池組繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)第i組獨(dú)立可調(diào)電池組的所有參數(shù)做降容處理；進(jìn)行參數(shù)修正后，優(yōu)化調(diào)度模型不變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法，該方法用的系統(tǒng)包括獨(dú)立可調(diào)電池組、變壓器、變壓器母線和儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；獨(dú)立可調(diào)電池組接入變壓器低壓側(cè)的母線上；變壓器、儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)依次進(jìn)行通信；該方法包括下述步驟初始化儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)；確定獨(dú)立可調(diào)度電池組的組數(shù)；讀入獨(dú)立可調(diào)度電池組的運(yùn)行參數(shù)并上傳至儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)功率調(diào)度中心；確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方案，得出最優(yōu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型；輸出儲(chǔ)能電站電池組的功率調(diào)度指令。該方法充分考慮了儲(chǔ)能電站的具體構(gòu)成和儲(chǔ)能電池的技術(shù)特性，以總成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以電池運(yùn)行和調(diào)度功率需求為約束條件，同時(shí)適用于能量型儲(chǔ)能電站和功率型儲(chǔ)能電站。
文檔編號(hào)H02J15/00GK103001331SQ201210451859
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者葉季蕾, 薛金花, 吳福保, 楊波 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司