本發(fā)明涉及主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

隨著全社會(huì)對(duì)能源短缺和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，大量分布式新能源發(fā)電接入配電網(wǎng)中，然而分布式電源的間歇性和隨機(jī)性增加了電網(wǎng)運(yùn)行的不確定性，從而影響網(wǎng)損和電壓分布。

儲(chǔ)能系統(tǒng)兼具供蓄能力，可快速調(diào)節(jié)功率，在配電網(wǎng)中起到削峰填谷的作用。為了合理規(guī)劃分布式電源(distributedgenerator,dg)和儲(chǔ)能系統(tǒng)(energystoragesystem,ess)，主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

國(guó)內(nèi)外多年來(lái)在傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方面已有豐富的研究成果積累，近年來(lái)在主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃研究方面也有了一定進(jìn)展。如文獻(xiàn)“主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化配置”(尤毅,劉東,鐘清,等.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014,38(18):46-52)采用比較實(shí)際負(fù)荷與平均負(fù)荷之間的大小關(guān)系來(lái)確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略，從而對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置；文獻(xiàn)“風(fēng)電場(chǎng)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)”(張坤,毛承雄,謝俊文,等.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2012(2012年25):79-87)采用特性參數(shù)-功率平滑度的短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置；文獻(xiàn)“用于跟蹤風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃出力的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置”(楊水麗,李建林,惠東,等.電網(wǎng)技術(shù),2014,38(6):1485-1491)通過(guò)歷史數(shù)據(jù)確定儲(chǔ)能系統(tǒng)功率與各參量及指標(biāo)的特性關(guān)系，從而采用截止正態(tài)分布法進(jìn)行儲(chǔ)能的優(yōu)化配置；文獻(xiàn)“電池儲(chǔ)能系統(tǒng)恒功率削峰填谷優(yōu)化策略研究”(陳滿,陸志剛,劉怡,等.電網(wǎng)技術(shù),2012(2012年09):232-237)采用恒功率模型研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的削峰填谷作用并進(jìn)行優(yōu)化配置研究；文獻(xiàn)“考慮分布式電源及儲(chǔ)能配合的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃–運(yùn)行聯(lián)合優(yōu)化”(沈欣煒,朱守真,鄭競(jìng)宏,等.電網(wǎng)技術(shù),2015,39(7):1913-1920)采用經(jīng)濟(jì)調(diào)度的方式對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行優(yōu)化配置。

然而，現(xiàn)在的配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃存在以下不足：

·以靜態(tài)的思想或者從負(fù)荷的角度進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃；

●沒(méi)有考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)自身具有容量、充放電率等約束，應(yīng)該在滿足自身約束的條件下進(jìn)行優(yōu)化配置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，所述主動(dòng)配電網(wǎng)中含有分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法基于雙層規(guī)劃模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃，所述雙層規(guī)劃模型中，上層規(guī)劃以配電網(wǎng)年綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)確定分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，生成規(guī)劃方案，下層規(guī)劃以配電網(wǎng)典型日運(yùn)行費(fèi)用及負(fù)荷峰谷差最小為目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在一個(gè)運(yùn)行周期及一天內(nèi)的出力進(jìn)行優(yōu)化。

所述上層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)為：

minc＝ci+com+cp

式中，c為配電網(wǎng)年綜合費(fèi)用，ci為折算到每年的固定建設(shè)費(fèi)，com為配電網(wǎng)年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，cp為變電站年供電費(fèi)；

所述上層規(guī)劃的約束條件包括待選節(jié)點(diǎn)分布式光伏與儲(chǔ)能裝機(jī)容量約束，表示為：

式中，ppvg,i、eess,i分別為待選節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，和分別為待選節(jié)點(diǎn)i允許的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量上限。

所述下層規(guī)劃為雙目標(biāo)規(guī)劃，目標(biāo)函數(shù)包括典型日運(yùn)行費(fèi)用最小和典型日配電網(wǎng)總峰谷差最小，表示為：

minc＝com+cp

minpgap＝pmax-pmin

式中，c為典型日運(yùn)行費(fèi)用，com為儲(chǔ)能系統(tǒng)典型日運(yùn)行費(fèi)用，cp為變電站典型日供電費(fèi)用，pgap為典型日配電網(wǎng)總峰谷差，pmax和pmin分別為典型日配電網(wǎng)內(nèi)總負(fù)荷最大值和最小值；

所述下層規(guī)劃的約束條件包括功率約束、電壓電流約束和儲(chǔ)能系統(tǒng)自身約束，其中，所述功率約束表示為：

式中，pi,t、qi,t為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率和無(wú)功功率；ui,t、uj,t分別代表為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓，j∈i表示節(jié)點(diǎn)j與節(jié)點(diǎn)i相連，gij、bij、δij,t分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的電導(dǎo)、電納及相角差，nbus為電力負(fù)荷節(jié)點(diǎn)總個(gè)數(shù)；

所述電壓電流約束表示為：

式中，為節(jié)點(diǎn)i的電壓上下限，il,t為t時(shí)刻支路l上的電流，為支路l的電流上限；

所述儲(chǔ)能系統(tǒng)自身約束包括剩余容量約束、充放電率約束、運(yùn)行狀態(tài)約束和初始化約束。

所述剩余容量約束表示為：

所述充放電率約束表示為：

所述運(yùn)行狀態(tài)約束表示為：

所述初始化約束表示為：

eess,i,0＝eess,i,t

式中，eess,i,t為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的剩余容量，pess,i,+和pess,i,-分別為單位時(shí)間內(nèi)電池的充放電功率，為電池的額定裝機(jī)容量，λ為電池的最小剩余容量系數(shù)，α和β為電池的充放電率系數(shù)，u1,t,u2,t,u0,t分別表示儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和備用狀態(tài)，eess,i,0、eess,i,t為電池在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)的剩余容量，t為一個(gè)調(diào)度周期。

所述上層規(guī)劃采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化獲得規(guī)劃方案。

所述下層規(guī)劃中，基于最短路徑法的多階段動(dòng)態(tài)規(guī)劃獲得儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)出力曲線。

所述下層規(guī)劃中，采用線性加權(quán)和法將雙目標(biāo)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)規(guī)劃，所述線性加權(quán)和法的權(quán)系數(shù)采用目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度離差排序法確定。

所述上層規(guī)劃將預(yù)選的規(guī)劃方案?jìng)鬟f給下層規(guī)劃，下層規(guī)劃在上層規(guī)劃生成的規(guī)劃方案基礎(chǔ)上對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在一個(gè)典型日內(nèi)的充放電策略進(jìn)行優(yōu)化，并將獲得的最優(yōu)的典型日配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用傳遞給上層規(guī)劃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，采用多階段動(dòng)態(tài)規(guī)劃結(jié)合最短路徑法求解儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)出力策略，它不僅僅是單階段規(guī)劃的累加，還能考慮各階段儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化以及相互聯(lián)系，充分考慮了儲(chǔ)能系統(tǒng)出力的時(shí)序特性，并且較好地考慮了其自身剩余容量和出力上下限約束，更符合實(shí)際情況，以整體最優(yōu)為目標(biāo)決定規(guī)劃期內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)與分布式電源的裝機(jī)容量。

(2)本發(fā)明對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃，更好地發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于配電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)峰填谷作用，在含分布式電源的配電網(wǎng)中加入儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效改善負(fù)荷峰谷差，使得負(fù)荷在一天內(nèi)的波動(dòng)變小，這對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行與后期規(guī)劃至關(guān)重要。

(3)本發(fā)明建立雙層規(guī)劃模型，采用儲(chǔ)能系統(tǒng)功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力作為主動(dòng)管理策略，該模型可以較為直觀的反映分布式光伏出力和負(fù)荷水平在一年內(nèi)的變化情況，并可有效得達(dá)到簡(jiǎn)化的效果。結(jié)合遺傳算法進(jìn)行分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合規(guī)劃是有效的，遺傳算法可隨機(jī)得生成一系列種群，對(duì)可行解具有廣泛性，且具有群體搜索特性、不需要輔助信息、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在一定層面上體現(xiàn)了規(guī)劃結(jié)果的有效性，并且求解速度較快。

附圖說(shuō)明

圖1為儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程圖；

圖2為加權(quán)最短路徑圖；

圖3為上下層規(guī)劃問(wèn)題關(guān)系示意圖；

圖4為華東某居民區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)算例圖；

圖5為負(fù)荷、光伏出力歷史數(shù)據(jù)；

圖6為典型日負(fù)荷、光伏出力、電價(jià)曲線；

圖7為不同情況下典型日等效總負(fù)荷曲線；

圖8為儲(chǔ)能系統(tǒng)剩余容量及出力曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)施例技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)施例的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本發(fā)明提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，該專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)可靠合理的配電網(wǎng)規(guī)劃，獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2016yfb0901301)支持。

本方法以含有分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的主動(dòng)配電網(wǎng)為研究對(duì)象，所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法基于雙層規(guī)劃模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃，所述雙層規(guī)劃模型中，上層規(guī)劃以配電網(wǎng)年綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)確定分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，生成規(guī)劃方案，下層規(guī)劃以配電網(wǎng)典型日運(yùn)行費(fèi)用及負(fù)荷峰谷差最小為目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在一個(gè)運(yùn)行周期及一天內(nèi)的出力進(jìn)行優(yōu)化。上層規(guī)劃將預(yù)選的規(guī)劃方案?jìng)鬟f給下層規(guī)劃，下層規(guī)劃在上層規(guī)劃生成的規(guī)劃方案基礎(chǔ)上對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)在一個(gè)典型日內(nèi)的充放電策略進(jìn)行優(yōu)化，并將獲得的最優(yōu)的典型日配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用傳遞給上層規(guī)劃，如圖3所示。

本方法在構(gòu)建儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池儲(chǔ)能模型時(shí)考慮了電池儲(chǔ)能的自身約束情況，具體如下：

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由電池、逆變器以及控制器組成，其充放電能力主要取決于電池的容量以及充放電效率。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體模型如下：

(1)t時(shí)刻電池內(nèi)部所存儲(chǔ)的電量

eess,i,t＝eess,i,(t-δt)+ηi,+pess,i,+δt-pess,i,-δt/ηi,-(1)

(2)剩余容量約束

為保證電池的壽命與安全，當(dāng)剩余容量達(dá)到最大充電狀態(tài)(電池額定容量)時(shí)，控制器控制電池停止充電，達(dá)到最小放電狀態(tài)(額定容量的某一百分比)時(shí)控制電池停止放電。

(3)充放電率約束

電池的壽命也與其充放電率有關(guān)，充放電率過(guò)高將降低電池使用壽命。

(4)運(yùn)行狀態(tài)約束

電池存在充電狀態(tài)u1,t、放電狀態(tài)u2,t和備用狀態(tài)u0,t三種運(yùn)行狀態(tài)，某一時(shí)刻電池只能運(yùn)行在一種狀態(tài)下。

(5)初始化約束

考慮電池儲(chǔ)能的一個(gè)調(diào)度周期為一天，在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)儲(chǔ)能的剩余容量總體沒(méi)有變化。

eess,i,0＝eess,i,t(5)

式(1)-(5)中，δt為時(shí)間間隔；eess,i,t、eess,i,(t-δt)分別為t時(shí)刻和t-δt時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的剩余容量；pess,i,+和pess,i,-分別為單位時(shí)間內(nèi)電池的充放電功率；ηi,+、ηi,-分別為電池的充放電效率；為電池的額定裝機(jī)容量，λ為電池的最小剩余容量系數(shù)，本實(shí)施例中，λ＝0.2；α和β為電池的充放電率系數(shù)，本實(shí)施例中，α＝β＝0.2；eess,i,0、eess,i,t為電池在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)的剩余容量；t為一個(gè)調(diào)度周期，本實(shí)施例中，t＝24。

式(2)-(5)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)自身約束可用圖1所示的動(dòng)態(tài)結(jié)果來(lái)表示。

主動(dòng)配電網(wǎng)中，分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本分析如下：

儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本包括建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本，建設(shè)成本由初期投資決定，主要包含電池的成本，與儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池容量有關(guān)，運(yùn)行成本與實(shí)際發(fā)電量有關(guān)。分布式光伏的成本也包括建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本，其中建設(shè)成本為設(shè)備的初期投資費(fèi)用，與裝機(jī)容量有關(guān)，運(yùn)行維護(hù)成本包括設(shè)備的維護(hù)費(fèi)、清洗費(fèi)等各種費(fèi)用，并減去政府的補(bǔ)貼費(fèi)用，綜合下來(lái)，大概為建設(shè)成本的3％。

本方法建立的雙層規(guī)劃模型具體如下：

1)上層規(guī)劃

目標(biāo)函數(shù)為：

minc＝ci+com+cp(6)

其中各部分的含義以及計(jì)算方法如下：

(1)折算到每年的固定建設(shè)費(fèi)用ci：

(2)配電網(wǎng)年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用com：

(3)變電站年供電費(fèi)cp：

cp＝365×cp(9)

式中：d為貼現(xiàn)率；y為經(jīng)濟(jì)年限；nbus為電力負(fù)荷節(jié)點(diǎn)總個(gè)數(shù)；分別為分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位容量建設(shè)成本系數(shù)；ppvg,i、eess,i分別節(jié)點(diǎn)i的分布式光伏的裝機(jī)容量與儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池的裝機(jī)容量；com和cp分別為典型日的配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用和變電站供電費(fèi)用。

上層規(guī)劃的約束條件包括待選節(jié)點(diǎn)分布式光伏與儲(chǔ)能裝機(jī)容量約束，表示為：

式中，和分別為待選節(jié)點(diǎn)i允許的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量上限。

2)下層規(guī)劃

下層規(guī)劃為雙目標(biāo)規(guī)劃，目標(biāo)函數(shù)包括典型日運(yùn)行費(fèi)用最小和典型日配電網(wǎng)總峰谷差最小，采用線性加權(quán)和法將雙目標(biāo)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)規(guī)劃，所述線性加權(quán)和法的權(quán)系數(shù)采用目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度離差排序法確定。

(1)典型日配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用c：

minc＝com+cp(12)

其中各部分的含義以及計(jì)算方法如下：

儲(chǔ)能系統(tǒng)典型日運(yùn)行費(fèi)用com：

變電站典型日供電費(fèi)用cp,s：

儲(chǔ)能放電取“-”，充電取“+”。

(2)典型日配電網(wǎng)總峰谷差pgap：

minpgap＝pmax-pmin(15)

式中：為儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位發(fā)電量運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；pess,i,t為儲(chǔ)能在t時(shí)刻的充放電功率；ρt為變電站向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電價(jià)；pi,t為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷；ppvg,i,t為分布式光伏在t時(shí)刻的發(fā)電量；pmax和pmin分別為典型日配電網(wǎng)內(nèi)總負(fù)荷最大值和最小值。

約束條件

(1)功率約束：

(2)電壓電流約束

(3)儲(chǔ)能系統(tǒng)自身約束如式(2)-(5)。

式中，pi,t、qi,t為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率和無(wú)功功率；ui,t、uj,t分別代表為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓；j∈i表示節(jié)點(diǎn)j與節(jié)點(diǎn)i相連；gij、bij、δij,t分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的電導(dǎo)、電納及相角差；為節(jié)點(diǎn)i的電壓上下限；il,t為t時(shí)刻支路l上的電流，為支路l的電流上限。

所述下層規(guī)劃中，基于最短路徑法的多階段動(dòng)態(tài)規(guī)劃獲得儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)出力曲線。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余容量范圍為額定容量的0.2-1.0，初始容量為額定容量的0.6，并且每一階段的充放電率為額定容量的0.1或0.2。儲(chǔ)能系統(tǒng)自身約束可用圖1所示的動(dòng)態(tài)結(jié)果來(lái)表示，soc為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電量，為方便描述，圖中只考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電率為0.2的情況。基于最短路徑法得到若干條路徑，采用如圖2所示的加權(quán)路徑圖轉(zhuǎn)換為最短路徑問(wèn)題計(jì)算下層規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)值，取使之最優(yōu)的路徑作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)出力曲線。

所述上層規(guī)劃采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化獲得規(guī)劃方案。遺傳算法是一種借鑒生物進(jìn)化規(guī)律演變而來(lái)的自適應(yīng)概率性隨機(jī)迭代搜索算法。本方法通過(guò)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)種群，種群中的規(guī)模為待規(guī)劃的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)總個(gè)數(shù)，按整數(shù)進(jìn)行編碼，每個(gè)個(gè)體代表一套規(guī)劃方案，即為每個(gè)待選節(jié)點(diǎn)的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，具體步驟如下：

(1)隨機(jī)生成一個(gè)種群，并對(duì)下層雙目標(biāo)規(guī)劃的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行初始化：λ1＝λ2＝0.5；

(2)將種群中的每一個(gè)個(gè)體作為一套預(yù)選規(guī)劃方案依次傳遞給下層規(guī)劃，由下層規(guī)劃完成儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力優(yōu)化；

(3)采用線性加權(quán)和法將下層規(guī)劃的雙目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù)，并在步驟(2)給定的規(guī)劃方案基礎(chǔ)上采用基于最短路徑法的多階段動(dòng)態(tài)規(guī)劃對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力進(jìn)行優(yōu)化，儲(chǔ)能系統(tǒng)的每一種出力策略為下層規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)的一個(gè)解，計(jì)算每一種出力策略下的目標(biāo)函數(shù)值，選取使目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的解作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)出力策略，并計(jì)算在該策略下的典型日配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用和負(fù)荷峰谷差，最后計(jì)算各個(gè)目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度離差排序法對(duì)雙目標(biāo)函數(shù)中各目標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)算并更新；

(4)將步驟(3)中計(jì)算所得典型日配電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用傳遞給上層規(guī)劃，以上層規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度值；

(5)對(duì)種群中的每一個(gè)個(gè)體即每一套規(guī)劃方案重復(fù)以上步驟(2)-(4)；

(6)以上層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算指標(biāo)：

當(dāng)其值趨近與1，或者迭代次數(shù)到達(dá)上限時(shí)，輸出適應(yīng)度最好的個(gè)體作為最優(yōu)規(guī)劃方案以及相應(yīng)的配電網(wǎng)年綜合費(fèi)用和典型日峰谷差，否則，將適應(yīng)度最好的個(gè)體替代適應(yīng)度最差的個(gè)體，并進(jìn)行輪盤賭選擇、交叉、變異一系列遺傳操作生成新種群，重復(fù)以上步驟(2)-(6)，其中為種群中所有個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)平均值，fmax為適應(yīng)度函數(shù)最大值。

下面結(jié)合具體實(shí)施方案進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例。本實(shí)施例采用如圖華東地區(qū)某居民區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算仿真，此配電網(wǎng)擁有68條線路，1條聯(lián)絡(luò)開關(guān)支路，本實(shí)施例中的節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)77分別接上級(jí)電網(wǎng)，電壓等級(jí)為10kv，最大負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下總的有功負(fù)荷為12768kw，分布式光伏待選節(jié)點(diǎn)為43、49、62、70，其中節(jié)點(diǎn)43為重要負(fù)荷所在地，為保證其可靠供電，在此處裝設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，分別按以下情況進(jìn)行規(guī)劃并計(jì)算配電網(wǎng)的年綜合費(fèi)用和典型日的總負(fù)荷峰谷差。

case1：不設(shè)置分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)；

case2：只設(shè)置分布式光伏；

case3：同時(shí)設(shè)置分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)。

本實(shí)施例的規(guī)劃經(jīng)濟(jì)年限y＝20，貼現(xiàn)率d＝0.06。采用求期望的方法將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為典型日分布式光伏出力曲線和負(fù)荷曲線，由于所選配電網(wǎng)為華東某居民區(qū)，因此電價(jià)采用居民峰谷電價(jià)，典型日各曲線如圖6所示，曲線中數(shù)據(jù)采用標(biāo)幺值形式給出，后文圖中類似。

變電站向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電價(jià)取當(dāng)?shù)孛摿蛉济簶?biāo)桿電價(jià)ρt＝0.405元/kwh；

分布式光伏單位容量建設(shè)成本

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用鋰電池作為存儲(chǔ)介質(zhì)，鋰電池的充放電效率較高，為ηi,+＝ηi,-＝0.9，鋰電池的單位容量建設(shè)成本為單位發(fā)電量運(yùn)行維護(hù)成本

規(guī)劃結(jié)果及削峰填谷結(jié)果

經(jīng)仿真計(jì)算，最后得出三種情況下的規(guī)劃方案，并求得三種情況下對(duì)應(yīng)的配電網(wǎng)年綜合費(fèi)用以及典型日總負(fù)荷的峰谷差，其結(jié)果如表1所示。三種情況下典型日配電網(wǎng)內(nèi)總負(fù)荷(即上級(jí)電網(wǎng)注入的有功功率)等效曲線見(jiàn)圖7。

表1規(guī)劃結(jié)果

對(duì)比表1中case2和case3的分布式光伏裝機(jī)容量可得：

加入儲(chǔ)能系統(tǒng)使得分布式光伏的裝機(jī)容量增加，說(shuō)明儲(chǔ)能的加入使得配電網(wǎng)可以吸收更多的分布式電源發(fā)電；

對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行和清潔能源的發(fā)展十分有益。

由圖7所示的日負(fù)荷曲線并結(jié)合圖6中的分布式光伏出力分析可知：

在只加入分布式光伏的情況下，負(fù)荷曲線的峰值在白天負(fù)荷高峰期有所下降，分布式光伏的加入一定程度上起到了削峰的作用，然而對(duì)于晚上的負(fù)荷高峰，由于光照幾乎為0，因此分布式光伏無(wú)法發(fā)揮任何作用；

而同時(shí)加入分布式光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的情況下，晚上負(fù)荷高峰期時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮供電能力以達(dá)到削峰的作用。

從圖7中可以明顯看到在case3情況下負(fù)荷曲線變得更加平緩，峰谷差也得到明顯的減小，其值如表1所示，降低了5.36％，如果以初始峰谷差為基準(zhǔn)即下降了15.28％。削峰填谷作用明顯。

對(duì)比表1中case1、case2、case3的年綜合費(fèi)用，case1>case2>case3，同時(shí)總負(fù)荷也呈現(xiàn)相同的順序。說(shuō)明儲(chǔ)能的加入在使得分布式電源增加從而減少配電網(wǎng)向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電的前提下減少配電網(wǎng)的年綜合費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)上更優(yōu)。

對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，將儲(chǔ)能的前后狀態(tài)之間的關(guān)系充分反映到規(guī)劃中去，典型日一天內(nèi)的剩余容量曲線和出力曲線如圖8所示，其中，出力為正代表放電，出力為負(fù)代表充電。

分析圖8中曲線并結(jié)合圖6中各曲線可知，儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力基本與負(fù)荷水平和電價(jià)的高低相關(guān)：

凌晨3點(diǎn)左右為負(fù)荷低谷期，且電價(jià)水平低，電池以最大速率充電，將多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，此時(shí)儲(chǔ)能充當(dāng)負(fù)荷以起到填谷的作用；

白天負(fù)荷水平高，但光伏發(fā)電出力較高，儲(chǔ)能大部分時(shí)間處于保持狀態(tài)；

晚上負(fù)荷高峰時(shí)，由于光伏發(fā)電出力幾乎為0，而且此時(shí)電價(jià)較高，因此電池以最大速率進(jìn)行放電釋放儲(chǔ)存在其中的電量以供配電網(wǎng)內(nèi)用戶使用，儲(chǔ)能系統(tǒng)在此時(shí)充當(dāng)電源以起到調(diào)峰的作用。

本實(shí)施例所提出的儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法較好地反映了儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)在一天內(nèi)的變化情況。從圖8中可以看出儲(chǔ)能系統(tǒng)在典型日24小時(shí)內(nèi)的剩余容量滿足自身約束，保持在額定容量的0.2-1.0范圍內(nèi)；滿足充放電率約束，為其額定容量的0.1和0.2；滿足初始化約束，一天結(jié)束后儲(chǔ)能的剩余容量回到初始狀態(tài)，因此采用基于最短路徑法的動(dòng)態(tài)規(guī)劃對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃是合適的。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。