一种光储耦合系统的容量优化配置方法及终端

技术领域

本发明涉及光储系统容量配置的技术领域，特别涉及一种光储耦合系统的容量优化配置方法及终端。

背景技术

光储耦合系统在当前电力系统中扮演着至关重要的角色，具备可再生能源利用、能量调度和平衡、调峰削峰和负荷平滑、稳定性和可靠性、智能控制和优化，以及可持续发展等特点。

以下是根据现有已公开发表或公开使用的技术情况分析变电站系统中对于如何解决光储耦合系统的容量及功率的优化配置所存在的问题和缺陷：

(1)传统的变电站储能系统没有考虑与光伏系统的耦合，导致无法充分利用可再生的清洁能源。

(2)传统储能系统配置通常仅包含单个储能设备，当该设备发生故障或需要维护时，由于缺乏备用设备或备用路径，系统可能无法提供备用能源，增加停电风险。

(3)传统变电站储能系统配置未考虑N-1准则，可能会使整个系统更加脆弱，容易受到外部因素(如设备故障、自然灾害等)的影响而发生故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光储耦合系统的容量优化配置方法及终端，能够提高容量配置中光储耦合系统的灵活性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种光储耦合系统的容量优化配置方法，包括步骤：

获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据所述运行信息确定储能系统的运行工况；

根据所述储能系统的运行工况设置储能系统中各设备的约束条件，所述各设备的约束条件中包括储能设备的变电站N-1安全校验约束；

建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，将各设备的约束条件作为所述容量配置模型的约束条件，以容量配置成本最低为目标对所述容量配置模型进行求解，得到光储耦合系统的容量配置方案。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种光储耦合系统的容量优化配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种光储耦合系统的容量优化配置方法的各个步骤。

本发明的有益效果在于：获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据运行信息确定储能系统的运行工况，可见，通过将光伏系统与储能系统进行耦合，将光伏发电系统的电能输出直接连接到储能设备，实现对清洁能源的高效利用；同时，为变电站光储耦合系统的储能系统配置了多个设备，能够应对不同的工况，使整个系统更具灵活性。根据储能系统的运行工况设置储能系统中各设备的约束条件，各设备的约束条件中包括储能设备的变电站N-1安全校验约束；建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，将各设备的约束条件作为容量配置模型的约束条件，以容量配置成本最低为目标对容量配置模型进行求解，得到光储耦合系统的容量配置方案，可见，在配置光储耦合系统容量时还考虑了变电站N-1准则，能够使整个系统更加稳定。以此方式，提高容量配置中光储耦合系统的灵活性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种光储耦合系统的容量优化配置方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种光储耦合系统的容量优化配置终端的示意图；

图3为本发明实施例的光储耦合系统的结构图；

图4为本发明实施例的储能系统中各设备的运行规则示意图；

图5为本发明实施例的对容量配置模型进行求解的流程图；

图6为本发明实施例的一种光储耦合系统的容量优化配置方法的具体步骤流程图。

标号说明：

1、一种光储耦合系统的容量优化配置终端；2、存储器；3、处理器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明实施例提供了一种光储耦合系统的容量优化配置方法，包括步骤：

获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据所述运行信息确定储能系统的运行工况；

根据所述储能系统的运行工况设置储能系统中各设备的约束条件，所述各设备的约束条件中包括储能设备的变电站N-1安全校验约束；

建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，将各设备的约束条件作为所述容量配置模型的约束条件，以容量配置成本最低为目标对所述容量配置模型进行求解，得到光储耦合系统的容量配置方案。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据运行信息确定储能系统的运行工况，可见，通过将光伏系统与储能系统进行耦合，将光伏发电系统的电能输出直接连接到储能设备，实现对清洁能源的高效利用；同时，为变电站光储耦合系统的储能系统配置了多个设备，能够应对不同的工况，使整个系统更具灵活性。根据储能系统的运行工况设置储能系统中各设备的约束条件，各设备的约束条件中包括储能设备的变电站N-1安全校验约束；建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，将各设备的约束条件作为容量配置模型的约束条件，以容量配置成本最低为目标对容量配置模型进行求解，得到光储耦合系统的容量配置方案，可见，在配置光储耦合系统容量时还考虑了变电站N-1准则，能够使整个系统更加稳定。以此方式，提高容量配置中光储耦合系统的灵活性和稳定性。

进一步地，所述获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据所述运行信息确定储能系统的运行工况，包括：

获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，所述设备包括日常储能设备、后备储能设备以及辅助电源；

若日常储能设备的运行信息正常，则使用所述日常储能设备以及所述辅助电源对变电站进行供电，否则，当后备储能设备的运行信息正常时，使用所述后备储能设备以及所述辅助电源对变电站进行供电，当后备储能设备的运行信息异常时，使用所述辅助电源对变电站进行供电。

由上述描述可知，储能系统包括三种设备，分别为日常储能、后备储能和辅助电源，以应对不同的工况，提高后续容量配置的灵活性。

进一步地，所述以容量配置成本最低为目标，包括：

设置目标函数：minf＝f

式中，minf表示最低容量配置成本，f

各设备的配置成本的计算方法为：f

式中，c

由上述描述可知，以容量配置成本最低设置目标函数，能够提高以光伏清洁能源为主的变电站的站用电源系统的经济性。

进一步地，将各设备的约束信息作为所述容量配置模型中的约束条件，所述约束条件包括日常储能设备约束、后备储能设备约束以及辅助电源约束；

所述日常储能设备约束包括：主变N-1约束、充放电功率约束、充放电周期内能量守恒约束以及荷电状态约束；

所述后备储能设备约束包括：主变N-1约束、功率配置约束、电量配置约束以及荷电状态约束；

所述辅助电源约束包括：功率配置约束、容量配置约束以及电量配置约束。

由上述描述可知，在配置光储耦合系统容量时还考虑了变电站N-1准则，从而使整个系统更加稳定。

进一步地，所述建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，包括：

采集变电站的电力需求信息以及可再生能源的数据信息，根据采集到的信息中变电站最大负荷日的信息建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型。

请参照图2，本发明另一实施例提供了一种光储耦合系统的容量优化配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种光储耦合系统的容量优化配置方法的各个步骤。

本发明上述的一种光储耦合系统的容量优化配置方法及终端，适用于提高容量配置中变电站光储耦合系统的灵活性和稳定性，以下通过具体的实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1和图6，一种光储耦合系统的容量优化配置方法，包括步骤：

S1、获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，根据所述运行信息确定储能系统的运行工况。

具体的，获取变电站光储耦合系统的储能系统中各设备的运行信息，所述设备包括日常储能设备、后备储能设备以及辅助电源；若日常储能设备的运行信息正常，则使用所述日常储能设备以及所述辅助电源对变电站进行供电，否则，当后备储能设备的运行信息正常时，使用所述后备储能设备以及所述辅助电源对变电站进行供电，当后备储能设备的运行信息异常时，使用所述辅助电源对变电站进行供电。

在本实施例中，请参照图3，光储耦合系统主要由储能系统和光伏系统组成。光伏系统用于对储能系统进行充电；储能系统包括三种设备，分别为日常储能设备、后备储能设备和辅助电源，以应对不同的工况。

其中三种设备的运行规则请参照图4，在日常储能设备正常运作时，采用日常储能设备和辅助电源对变电站供电，若日常储能设备出现故障无法正常工作，则优先采用后备储能设备对变电站进行供电，当变电站高压母线停电时，变压器无法使用，此时需要采用辅助电源来维持变电站的维护、生活和恢复供电。

S2、根据所述储能系统的运行工况设置储能系统中各设备的约束条件，所述各设备的约束条件中包括储能设备的变电站N-1安全校验约束。即约束条件包括日常储能设备约束、后备储能设备约束以及辅助电源约束。

其中，后备储能设备使用情况为当日常储能发生故障时，保证变电站符合满足N-1校验，此类电源作为后备使用，仅供短期应急使用，不适合长期充放电使用，主要作用于站用大负荷。

辅助电源主要协助站内负荷，如照明设备、通讯设备等基础设备，作用于站用小型负荷。

S21、日常储能设备约束包括：主变N-1约束、充放电功率约束、充放电周期内能量守恒约束以及荷电状态约束。

主变N-1约束：P

上式表示通过配置储能优化后的变电站负荷能够在任意时刻满足N-1安全校验。式中，P

充放电功率约束：-P

上式表示储能电池在充放电时，其充放电功率应该小于储能电池的额定功率。

充放电周期内能量守恒：

上式表示储能电池在一天24h内完成一次完整的充放电周期，让周期内储能充电量与放电量接近相等。

荷电状态约束：

SOC

上式表示储能系统在任意时刻的荷电状态应满足最大和最小允许范围的约束。SOC(t)表示t时刻的荷电状态，其计算公式如下所示：

式中，Δt表示时间尺度，η

S22、后备储能设备约束包括：主变N-1约束、功率配置约束、电量配置约束以及荷电状态约束：

后备储能主要作用于日常储能出现故障进行维修时，用于满足变电站N-1安全校验，仅供短期应急使用，主要作用于站用大负荷用电。

式中，P

S23、辅助电源约束包括：功率配置约束、容量配置约束以及电量配置约束：

辅助电源主要用于协助站内负荷设备，如照明设备、通讯设备等基础设备的使用，同时在日常储能和后备储能都无法正常使用时，需要能够满足变电站站内设备的基本运行。

式中，P

S3、建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型，将各设备的约束条件作为所述容量配置模型的约束条件，以容量配置成本最低为目标对所述容量配置模型进行求解，得到光储耦合系统的容量配置方案。

S31、采集变电站的电力需求信息以及可再生能源的数据信息，根据采集到的信息中变电站最大负荷日的信息建立变电站的光储耦合系统的容量配置模型。

S32、设置目标函数：minf＝f

式中，minf表示最低容量配置成本，f

各设备的配置成本的计算方法为：f

式中，c

S33、请参照图5，初始化参数；初始化粒子，其中粒子所包含的信息包含所配置的储能容量功率信息以及在各个时刻的充放电量；计算适应度；更新粒子速度和位置；重新计算粒子的适应度；找到粒子群中全局最优的粒子；判断是否达到所设置的迭代次数，若未达到，则返回更新粒子速度和位置的步骤，若达到，则输出配置的结果。

实施例二

请参照图2，一种光储耦合系统的容量优化配置终端1，包括存储器2、处理器3以及存储在所述存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一的一种光储耦合系统的容量优化配置方法的各个步骤。

综上所述，本发明提供的一种光储耦合系统的容量优化配置方法及终端，储能系统在变电站中扮演着平衡能源供需、调节电力系统、提供备用电源、平滑负荷曲线以及推动可再生能源利用等方面的重要角色。首先，通过采集变电站的电力需求和可再生能源资源等数据，建立变电站光储耦合系统容量配置的数学模型。其次，引入智能算法对上述数学模型进行求解和优化。智能算法能够根据实际情况和约束条件，自动搜索最佳的光储耦合系统容量配置方案，以达到最优的系统性能和经济效益。最后，根据智能算法的求解结果，确定变电站光储耦合系统的容量和功率配置方案，并进行实施和监控。

本发明通过采用智能算法对变电站光储耦合系统的容量进行优化配置，能够提高以光伏清洁能源为主的变电站站用电源系统的稳定性、可靠性和经济性，实现变电站站用电源的低碳化，从而推动光储耦合系统在电力领域的应用和发展。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。