一種考慮電池?fù)p耗的削峰填谷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種考慮電池?fù)p耗的削峰填谷儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度方法，屬于電力系統(tǒng)最優(yōu) 化計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷呈現(xiàn)出峰谷 負(fù)荷差逐年增大的情況，這種情況可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)供需不平衡的現(xiàn)象。為了應(yīng)對這 種峰谷差，國家不得不投巨資建設(shè)調(diào)峰電廠、抽水蓄能電站，這種做法調(diào)峰成本較高，設(shè)備 利用率低，造成了資源的浪費(fèi)。美國等國家一種按照需求收費(fèi)的電費(fèi)制度，是按照一段時(shí)間 內(nèi)用戶用電功率的峰值進(jìn)行收費(fèi)，這很好的體現(xiàn)了大電網(wǎng)對于用戶進(jìn)行削峰填谷的需求。
[0003] 而隨著現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)逐漸被引入到電力系統(tǒng)中，目前應(yīng)用于削 峰填谷的主要是電池儲(chǔ)能技術(shù)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過在負(fù)荷低谷時(shí)充電，負(fù)荷高峰時(shí)放電來 實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷的削峰填谷功能。這是同時(shí)對電網(wǎng)公司與電力用戶雙方都是有利的：電網(wǎng)公司 利用儲(chǔ)能系統(tǒng)削峰填谷，能夠節(jié)約設(shè)備升級費(fèi)用和人力成本；電力用戶利用儲(chǔ)能系統(tǒng)削峰 填谷，可以直接從電費(fèi)上得到收益。在國外已有許多大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行;在國內(nèi)， 南方電網(wǎng)則最先開展了兆瓦級儲(chǔ)能系統(tǒng)示范項(xiàng)目。
[0004] 削峰填谷的優(yōu)化流程是在新的一天開始前，控制器根據(jù)用戶負(fù)荷曲線的預(yù)測結(jié) 果，綜合考慮目標(biāo)函數(shù)和各種約束條件，通過優(yōu)化算法得出電池每個(gè)時(shí)段內(nèi)的充放電功率， 在實(shí)際運(yùn)行中控制器根據(jù)優(yōu)化結(jié)果給變流器發(fā)送指令，通過變流器操縱電池進(jìn)行充放電。
[0005] 現(xiàn)有的削峰填谷策略，一般只考慮了儲(chǔ)能系統(tǒng)對于負(fù)荷曲線削峰填谷的效果，然 而，由于電力電子技術(shù)條件的制約，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本一般比較高，所以在使用過程中除 了考慮負(fù)荷曲線削峰填谷的效果，還應(yīng)該考慮到充放電操作對于電池本身的損耗情況，在 目標(biāo)函數(shù)中綜合考慮這兩者的影響，才能延長電池使用壽命，節(jié)約成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種考慮電池?fù)p耗的削峰填谷優(yōu)化策略，能夠使得一天中的負(fù)荷峰值 得到降低，同時(shí)由于考慮到了電池的損耗，所以能夠延長電池的壽命。
[0007] 本發(fā)明提出的考慮電池?fù)p耗的削峰填谷儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度方法，包含以下步驟：
[0008] (1)獲取用戶的用電歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，將預(yù)測日分為N個(gè)時(shí)間階段，每個(gè)階段的時(shí)間 間隔為A t，使用ARIMA模型預(yù)測出預(yù)測日所需的負(fù)荷數(shù)據(jù)；
[0009] (2)給出需要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；目標(biāo)函數(shù)定義如下：
[0010 ] ω?η^( (?) QlCpeai + OlChiss
[0011] 其中，Cpe3ak是按照用戶一段時(shí)間內(nèi)用電功率最大值進(jìn)行收費(fèi)的費(fèi)用，(^_是電池的 損耗費(fèi)用， &1和&2是兩項(xiàng)費(fèi)用的權(quán)重系數(shù)，反映對這兩項(xiàng)費(fèi)用的重視程度。Pbat(t)是電池的 充放電功率，是該優(yōu)化問題的決策變量。
[0012] (3)根據(jù)電池充放電行為定義電池?fù)p耗模型；電池?fù)p耗模型定義如下：
[0013] ￡soc = kXS0C+b
[0014] A7 c= es〇cAc
[0015] Li〇ss = A，c/At〇tai
[001 6] Closs - LlossCini t-battery
[0017] 其中，es。。為電池的充放電有效權(quán)重系數(shù)，SOC為電池的剩余電量，k、b為對應(yīng)的系 數(shù)，為正數(shù)，A。為電池實(shí)際操作中的充(放)電量，A'。為電池在其生命周期中的損耗量，A tcital 為電池整個(gè)生命周期中能夠充放電的電量，Llciss為本次操作對電池?fù)p耗的百分比， Cinit-batte3ry為電池的初始投資，Ciciss為本次操作對電池?fù)p耗所產(chǎn)生的費(fèi)用。
[0018] (4)定義各項(xiàng)約束條件，具體如下：
[0019] Cpeak = ClPm
[0020] pm>pgrid(t)
[0021] 其中，C1是目標(biāo)函數(shù)中按照用戶一段時(shí)間內(nèi)用電功率最大值進(jìn)行收費(fèi)的收費(fèi)單 價(jià)，Pm是整個(gè)優(yōu)化時(shí)段中用戶向電網(wǎng)需求功率P grid(t)的最大值。
[0022] 規(guī)定用戶的負(fù)荷需求必須得到滿足，約束條件定義如下：
[0023] Pgrid ( t ) = Pload ( t ) +Pbat ( t )
[0024]其中，Pi〇ad(t)為用戶實(shí)際負(fù)荷。
[0025] 電池的充放電行為約束條件如下：
[0026] S0C(t+At)=S0C(t)+Ac(t)
[0027] Ac(t) =Pbat(t) XAt
[0028] SOCmin < SOCbat(t) < SOCmax
[0029] Pmin < Pbat(t) < Pmax
[0030] 其中，Ac (t)是電池在每個(gè)時(shí)間間隔Δ t內(nèi)的充放電量;SOCmin、SOCmax為電池 SOC的 上下限;pmin、pmax為充放電功率的上下限。
[0031] (5)根據(jù)構(gòu)造的優(yōu)化問題進(jìn)行優(yōu)化，求得電池的充放電功率序列Pbat(t)，并作為預(yù) 測日電池的充放電行為的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，完成電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度。
[0032] 進(jìn)一步地，所述的步驟1具體包括以下步驟：
[0033] (A)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性差分，獲得平穩(wěn)的時(shí)間序列；
[0034] (B)根據(jù)AIC準(zhǔn)則對ARBlA模型進(jìn)行定階；
[0035] (C)使用條件最小二乘法對ARBlA模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)；
[0036] (D)代入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。
[0037] 進(jìn)一步地，所述的步驟5中，根據(jù)構(gòu)造的優(yōu)化問題，使用內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行優(yōu)化求解。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過對目標(biāo)函數(shù)的定義，把電池的損耗費(fèi)用 引入，使得在保證了削峰填谷效果的同時(shí)，能夠延長電池的使用壽命，獲得綜合效益的最大 化。
【附圖說明】
[0039] 圖1是一種考慮電池?fù)p耗的削峰填谷儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度方法的流程圖；
[0040] 圖2是優(yōu)化后的用戶負(fù)荷和電池功率變化情況；
[0041 ] 圖3是電池 SOC的變化情況。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0043] 本發(fā)明提出的考慮電池?fù)p耗的削峰填谷儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度方法，如附圖1，包含以下步 驟：
[0044] (1)獲取用戶的用電歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，將預(yù)測日分為N個(gè)時(shí)間階段，每個(gè)階段的時(shí)間 間隔為At，使用ARIMA模型預(yù)測出預(yù)測日所需的負(fù)荷數(shù)據(jù);具體可采用如下步驟實(shí)現(xiàn)： [0045] (A)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性差分，獲得平穩(wěn)的時(shí)間序列；
[0046] (B)根據(jù)AIC準(zhǔn)則對ARBlA模型進(jìn)行定階；
[0047] (C)使用條件最小二乘法對ARBlA模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)；
[0048] (D)代入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。
[0049] (2)給出需要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；目標(biāo)函數(shù)定義如下：
[0050] +a2Clms