多站合一的配置方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开多站合一的配置方法、系统及设备，所述配置方法主要包括：根据预设的综合站的多站融合方案，建立约束条件；将建立的约束条件输入综合站配置模型中；对综合站配置模型中的目标函数进行约束；对约束条件下的综合站配置模型中的目标函数进行求解，得到配置结果。提升现有变电站闲余土地资源利用率，还能够拓展电网对外输出通信、储能、数据计算等业务能力；其适用于作为现有变电站配置数据中心、储能系统、分布式光伏系统、5G通信基站、电动汽车充换电站各系统的提供合理配置数量的计算方法。

【技术实现步骤摘要】
多站合一的配置方法、系统及设备
本专利技术属于电气工程
，尤其涉及一种多站合一的配置方法、系统及设备。
技术介绍
目前，变电站、储能系统、电动汽车充换电站、数据中心、分布式光伏、5G通信基站等系统在土地资源、变配电容量的需求上存在一定的可互补性，现有各系统的独立建设运行方式造成了资源的冗余和浪费。为此，需要一种适用于多站合一应用场景的系统配置方法，解决现有技术的变电站、储能系统、电动汽车充换电站、数据中心、分布式光伏、5G通信基站等系统独立建设运行方式造成了资源的冗余和浪费的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于多站合一应用场景配置方法、系统及设备，解决现有技术的变电站、储能系统、电动汽车充换电站、数据中心、分布式光伏系统、5G通信基站等系统独立建设运行方式造成了资源的冗余和浪费的问题，其基于泛在电力物联网提出的多站合一模式，是国家电网公司发展经营理念和经营方式的创新，通过多站联合建设、联合运营，可共享现有变电站冗余的土地资源和变配电容量，就地融合分布式光伏资源，就近为负荷供电，提供供电可靠性、同时降低电能传输成本和损耗，从而最终提高电站的能效水平及综合收益，成为未来综合能源服务的重要载体之一。本专利技术提供一种多站合一的配置方法，根据预设的综合站的多站融合方案，建立约束条件；将建立的约束条件输入综合站配置模型中，对综合站配置模型中的目标函数进行约束；对约束条件下的综合站配置模型中的目标函数进行求解，得到配置结果。优选的，所述综合站包括变电站、数据中心、分布式光伏系统、储能系统、电动汽车充换电站和5G通信基站。进一步，在建立约束条件之前，还包括采用如下步骤进行综合站配置模型的搭建：S1、定义变量，每个所述变量代表每个站的相关参数；S2、根据储能系统的成本、分布式光伏系统的产能以及峰谷差价，建立目标函数；完成配置模型的搭建。再进一步，定义的所述变量包括，变电站可利用空地总面积：S1；变电站可利用屋顶总面积：S2；集装箱式数据中心台数：N1；单台集装箱式数据中心配置UPS设备的电池设备的额定功率和额定容量：P1、E1；集装箱式储能系统台数：N2；单台集装箱式储能系统的额定功率和额定容量：PESS、EESS；分布式光伏系统单元数量：N3；小型电动汽车充换电站数量：N4；小型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C1；中型电动汽车充换电站数量：N5；中型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C2；大型电动汽车充换电站数量：N6；大型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C3；5G通信基站数量：N7；5G通信基站配置UPS设备的电池设备的额定功率和额定容量：P2、E2；单台集装箱式数据中心计算能力：Q1；数据中心业务需求量：Qdata；电动汽车充换电位需求量：Cnum。再进一步，所述约束条件包括以下方面：每个站中各设备数量N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7均为非负整数；空余场地不超过变电站可利用空地总面积；N1·84+N2·153+N4·200+N5·1000+N6·2000≤S1；可用屋顶面积不超过变电站可利用屋顶总面积：N3·15+N7·4.5≤S2；数据中心规模配置以业务需求量为上限边界：N1·Q1≤Qdata；电动汽车充换电站总量约束：N4+N5+N6≤1；电动汽车充换电位数量满足需求约束：N4·C1≤Cnum，N5·C2≤Cnum，N6·C3≤Cnum；5G通信基站的约束：UPS电源约束：2·N1·P1+N7·P2≤N2·PESS2·N1·E1+N7·E2≤N2·EESS优先级约束：设定数据中心的建设优先级高于电动汽车充换电站，分布式光伏储能系统优先级高于电动汽车充换电站：当N1<Qdata/Q1,N2＝0且N4＝N5＝N6＝0当N2＝0,N4＝N5＝N6＝0储能系统的约束：SOCmin+(2·N1·E1+N7·E2)/(N2·Erate)≤SOCk≤SOCmax其中，为k时刻电池储能系统输出的功率，为k时刻电池储能系统的充电效率，为k时刻电池储能系统的放电效率，SOCmin为电池储能系统的最低荷电量；SOCkk时刻电池储能系统的荷电量；SOCmax电池储能系统的最高荷电量。再进一步，在S2中，所述目标函数包括第一函数和第二函数；所述第一函数用于计算综合站年度电费支出与储能系统的费用年值总和的最小值；所述第一函数用下式表示：MIN(Cstation+AC)其中，Cstation为综合站年度净电费支出，AC为储能系统的费用年值总和；所述第二函数用于计算分布式光伏系统反馈回电网的发电量的最小值，所述第二函数用下式表示：其中：式中：为k时刻光伏发电单元的输出有功功率值，为k时刻每个储能系统集装箱的输出有功功率值，为第i个电动汽车充电桩在k时刻的负荷值，为k时刻每个数据中心的负荷值，为k时刻每套5G通信设备的负荷值。再进一步，在第一函数中，所述综合站年度净电费支出的最小值MINCstation采用如下函数表示：式中:Cstation为多站合一后综合站年度净电费支出，即向电网购电费用-分布式光伏馈电收入，m为年度内总时刻数，为第k时刻的充电站负荷，为第k时刻的数据中心负荷，为第k时刻的5G通信基站负荷，为第k时刻分布式光伏系统输出功率，为第k时刻电池储能系统吞吐功率，定义电池放电为正、充电为负，为第k时刻市电电价，CPV为分布式光伏的上网电价。再进一步，在第一函数中，储能系统的费用年值，为根据储能系统的使用寿命和基准收益率，将储能系统投资总成本在其寿命期内进行成本分摊后与储能系统的年维护成本叠加所得；储能系统费用年值AC采用如下函数表示：式中:CP为储能系统单位功率成本，CE为储能系统单位容量成本，n为储能系统的使用寿命年限，i为储能项目投资收益率，Cm为储能系统的单位运维成本，Q为储能系统的年放电总量。一种多站合一的配置系统，实施如上述任意一项中所述方法的步骤，包括，约束条件创建模块，用于根据预设的综合站的多站融合方案，建立约束条件，并将建立的约束条件输入综合站配置模型中；综合站配置模型，用于将接收到的约束条件对目标函数进行约束；求解模块，用于对约束条件下的综合站配置模型中的目标函数进行求解，得到配置结果。一种多站合一的配置设备，包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。本专利技术提供的多站融合方法、系统及设备，相比于现有技术，解决现有技术所存在的变电站、储能系统、电动汽车充换电站、数据中心、分布式光伏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多站合一的配置方法，其特征在于：/n根据预设的综合站的多站融合方案，建立约束条件；/n将建立的约束条件输入预先搭建的综合站配置模型中，对综合站配置模型中的目标函数进行约束；/n对约束条件下的综合站配置模型中的目标函数进行求解，得到配置结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种多站合一的配置方法，其特征在于：
根据预设的综合站的多站融合方案，建立约束条件；
将建立的约束条件输入预先搭建的综合站配置模型中，对综合站配置模型中的目标函数进行约束；
对约束条件下的综合站配置模型中的目标函数进行求解，得到配置结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述综合站包括变电站、数据中心、分布式光伏系统、储能系统、电动汽车充换电站和5G通信基站。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在建立约束条件之前，还包括采用如下步骤进行综合站配置模型的搭建：
S1、定义变量，每个所述变量代表每个站的相关参数；
S2、根据储能系统的成本、分布式光伏系统的产能以及峰谷差价，建立目标函数；完成配置模型的搭建。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：定义的所述变量包括，
变电站可利用空地总面积：S1；
变电站可利用屋顶总面积：S2；
集装箱式数据中心台数：N1；
单台集装箱式数据中心配置UPS设备的电池设备的额定功率和额定容量：P1、E1；
集装箱式储能系统台数：N2；
单台集装箱式储能系统的额定功率和额定容量：PESS、EESS；
分布式光伏系统单元数量：N3；
小型电动汽车充换电站数量：N4；
小型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C1；
中型电动汽车充换电站数量：N5；
中型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C2；
大型电动汽车充换电站数量：N6；
大型电动汽车充换电站内可提供充换电车位数量：C3；
5G通信基站数量：N7；
5G通信基站配置UPS设备的电池设备的额定功率和额定容量：P2、E2；
单台集装箱式数据中心计算能力：Q1；
数据中心业务需求量：Qdata；
电动汽车充换电位需求量：Cnum。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述约束条件包括以下方面：
每个站中各设备数量N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7均为非负整数；
空余场地不超过变电站可利用空地总面积；N1·84+N2·153+N4·200+N5·1000+N6·2000≤S1；
可用屋顶面积不超过变电站可利用屋顶总面积：N3·15+N7·4.5≤S2；
数据中心规模配置以业务需求量为上限边界：N1·Q1≤Qdata；
电动汽车充换电站总量约束：N4+N5+N6≤1；
电动汽车充换电位数量满足需求约束：N4·C1≤Cnum，N5·C2≤Cnum，N6·C3≤Cnum；
5G通信基站的约束：
UPS电源约束：
2·N1·P1+N7·P2≤N2·PESS
2·N1·E1+N7·E2≤N2·EESS
优先级约束：
设定数据中心的建设优先级高于电动汽车充换电站，分布式光伏储能系统优先级高于电动汽车充换电站：
当N1<Qdata/Q1,N2＝0且N4＝N5＝N6＝0
当N2＝0,N4＝N5＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：马会萌，李相俊，刘超群，贾学翠，谢志佳，靳文涛，修晓青，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11