【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于配电网，具体涉及不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法。
技术介绍
1、为助力实现“双碳”目标，分布式光伏凭其可持续、低污染、资源丰富等优点将大规模接入配电网，然而负荷与光伏出力的时序不匹配导致配电网净负荷大幅波动，造成严重的弃光、切负荷现象，降低了稳定性，配电网的灵活性需求急剧增加，储能系统(ess)作为配电网的关键技术，具有快速响应、双向转换以及安装位置灵活等优点，可以有效缓解光伏输出波动对配电网的影响，促进光伏消纳以及提高配电网运行经济性，另外，需求侧响应负荷是配电网内重要的可调控资源，合理调控能够降低负荷峰值，缓解高峰用电压力，确保配电网的安全可靠运行，储能技术的发展与需求侧响应的实施为配电网提供了更强的可调节能力，为配电网安全稳定运行提供了保障；在配电网储能规划模型的求解上，目前大多采用智能算法对双层模型进行分开求解，通过上下层不断循环迭代来求解模型，然而这种方法可能导致上层的收敛性变差且求解时间较长；因此，提供一种采用上下层关联建模、将双层规划模型转换为单层、提高求解效率、提高配电网的经济性和灵活性的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种采用上下层关联建模、将双层规划模型转换为单层、提高求解效率、提高配电网的经济性和灵活性的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法。
2、本专利技术的目的是这样实现的：不同光伏渗透率下考虑需求
3、步骤1：配电网灵活性资源建模：配电网灵活性的供给主要来自各节点的储能装置、需求侧的可中断负荷以及上级主网等灵活性资源；
4、步骤2：构建需求响应模型：需求响应指用户通过价格信息或者激励机制调整其用电方式，包括价格型需求响应与激励性需求响应中的可中断负荷；
5、步骤3：配电网储能双层规划；
6、步骤4：算例分析。
7、所述步骤1中的配电网灵活性资源建模具体为：储能、可中断负荷以及主网的灵活性调节能力的计算公式如下：式中：分别为节点i处ess在t时刻的向上、下调节能力；pess,i、eess,i分别为节点i处ess的额定功率和额定容量；为节点i处ess在t时刻的功率；为节点i处ess在t时刻储存电量；为节点i处ess电量的下限；η为ess的充放电效率；分别为节点i处可中断负荷在t时刻提供的向上、下调节能力；vj,t为节点i处可中断负荷在t时刻的中断情况，中断为1，反之为0；为节点i处可中断负荷在t时刻的中断量；分别为上级电网在t时段提供的向上、下调节能力；δpgrid,max为上级主网的最大爬坡功率；pgrid,max为上级主网的最大传输功率；为主网在时刻传输的有功功率。
8、所述步骤2中的构建需求响应模型包括以下步骤：
9、步骤2.1：价格型需求响应模型；
10、步骤2.2：可中断负荷响应模型。
11、所述步骤2.1中的价格型需求响应模型具体为：价格型需求响应通过电价来影响用户用电方式，用户对电价的响应程度通常采用需求弹性系数描述：其中式中，eii为自弹性系数；eij为互弹性系数；分别为实施需求响应前第i、j时刻的电价；ci、cj分别为实施需求响应后第i、j时刻的电价；qi分别为电价响应前后的用电量；将一天分为24小时，则弹性系数矩阵表示为：电价变化后电量变化矩阵表示为：电价变化后用户电量变化量为：电价变化后用户电量为：
12、
13、所述步骤2.2中的可中断负荷响应模型具体为：其响应特性如下式所示：①中断容量约束：式中：分别为节点i处可中断负荷中断容量上、下限；②中断次数约束：式中：ncl为在一个周期内可中断负荷的最大可中断次数；③最大中断时间约束：式中：为节点i处可中断负荷的最大中断时间。
14、所述步骤3中的配电网储能双层规划包括以下步骤：
15、步骤3.1：上层规划层模型：包括上层目标函数和上层约束条件；
16、步骤3.2：下层规划层模型：包括下层目标函数和下层约束条件；
17、步骤3.3：双层模型转换。
18、所述步骤3.1中上层规划层模型的上层目标函数为：minctotal＝ci+co(13)，式中：ctotal为配电网综合成本；ci为ess投资成本；co为配电网运行成本。
19、所述储能投资成本ci为：式中，ωess为ess待安装节点集合；ce、cp分别为ess单位容量和功率成本；eess,i、pess,i分别为ess在节点i处安装的额定容量和额定功率；配电网运行成本co为：式中，closs、ccl、cgrid、cfl、ccarbon分别为储能运行维护成本、网损成本、可中断负荷响应成本、购电成本、灵活性不足惩罚成本和碳排放惩罚成本；为ess单位充放电量成本；n为配电网一年内的运行天数；φ为典型运行场景集；ps为场景s出现概率；为节点i处ess在场景s中t时刻的充放电功率；closs为单位网损成本；为线路ij在场景s中t时刻的有功损耗；ωline为线路集合；ccl为可中断负荷单位成本；ωcl为可中断负荷节点集合；为节点i处可中断负荷在场景s中t时刻的中断量；为场景s中t时段的购电价格，为分时电价；为场景s中t时刻的向上级电网的购电量；cup、cdoen分别为向上、下灵活性不足惩罚系数；分别为场景s中t时刻的切负荷量和弃光量；ccarbon为碳排放单位惩罚成本；γgrid为上级电网单位碳排放强度。
20、所述步骤3.1中上层规划层模型的上层约束条件包括：①ess待安装节点安装约束：式中，pess,max、pess,min分别为待规划ess额定功率的上、下限；eess,max、eess,min分别为待规划ess额定容量的上、下限；②光伏渗透率约束：式中，ωpv为分布式光伏的安装节点；为节点i处分布式光伏的装机容量；α为光伏渗透率；为负荷峰值。
21、所述步骤3.2中下层规划层模型的下层目标函数以最小化运行成本目标：以ess充放单功率、可中断负荷的中断情况以及电价等作为决策变量建立优化模型；所述下层约束条件包括ess运行约束、价格型需求响应约束、可中断负荷约束、上级主网注入有功约束、pv运行约束、潮流约束以及系统安全约束。
22、本专利技术的有益效果：本专利技术为不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，在使用中，本专利技术基于光伏渗透率分析了配电网的灵活性，以及通过主成分分析法对大量历史光荷数据进行降维，保留数据主要特征的同时简化数据结构，进而提高聚类效率，再采用分层聚类算法得到典型光荷场景，并在此基础上建立考虑可中断负荷和价格型需求侧响应的储能双层规划模型，并通过对模型上、下层进行关联建模，将其转换为单层模型进行求解；最后以ieee33节点配电系统为例，验证所提规划方法的有效性；本专利技术具有采用上下层关联建模、将双层规划模型转换为单层、提高求解效率、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤1中的配电网灵活性资源建模具体为：储能、可中断负荷以及主网的灵活性调节能力的计算公式如下：式中：分别为节点i处ESS在t时刻的向上、下调节能力；PESS,i、EESS,i分别为节点i处ESS的额定功率和额定容量；为节点i处ESS在t时刻的功率；为节点i处ESS在t时刻储存电量；为节点i处ESS电量的下限；η为ESS的充放电效率；分别为节点i处可中断负荷在t时刻提供的向上、下调节能力；vj,t为节点i处可中断负荷在t时刻的中断情况，中断为1，反之为0；为节点i处可中断负荷在t时刻的中断量；分别为上级电网在t时段提供的向上、下调节能力；ΔPgrid,max为上级主网的最大爬坡功率；Pgrid,max为上级主网的最大传输功率；Ptgrid为主网在时刻传输的有功功率。
3.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2中的构建需求响应模
4.如权利要求3所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2.1中的价格型需求响应模型具体为：价格型需求响应通过电价来影响用户用电方式，用户对电价的响应程度通常采用需求弹性系数描述：其中式中，eii为自弹性系数；eij为互弹性系数；分别为实施需求响应前第i、j时刻的电价；ci、cj分别为实施需求响应后第i、j时刻的电价；qi分别为电价响应前后的用电量；将一天分为24小时，则弹性系数矩阵表示为：电价变化后电量变化矩阵表示为：电价变化后用户电量变化量为：电价变化后用户电量为：
5.如权利要求3所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2.2中的可中断负荷响应模型具体为：其响应特性如下式所示：①中断容量约束：式中：分别为节点i处可中断负荷中断容量上、下限；②中断次数约束：式中：NCL为在一个周期内可中断负荷的最大可中断次数；③最大中断时间约束：式中：为节点i处可中断负荷的最大中断时间。
6.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤3中的配电网储能双层规划包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤3.1中上层规划层模型的上层目标函数为：minCTotal＝CI+CO(13)，式中：CTotal为配电网综合成本；CI为ESS投资成本；CO为配电网运行成本。
8.如权利要求7所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述储能投资成本CI为：式中，ΩESS为ESS待安装节点集合；ce、cp分别为ESS单位容量和功率成本；EESS,i、PESS,i分别为ESS在节点i处安装的额定容量和额定功率；配电网运行成本CO为：式中，CLoss、CCL、CGrid、CFL、CCarbon分别为储能运行维护成本、网损成本、可中断负荷响应成本、购电成本、灵活性不足惩罚成本和碳排放惩罚成本；为ESS单位充放电量成本；N为配电网一年内的运行天数；Φ为典型运行场景集；ps为场景s出现概率；为节点i处ESS在场景s中t时刻的充放电功率；closs为单位网损成本；为线路ij在场景s中t时刻的有功损耗；ΩLine为线路集合；ccl为可中断负荷单位成本；ΩCL为可中断负荷节点集合；为节点i处可中断负荷在场景s中t时刻的中断量；为场景s中t时段的购电价格，为分时电价；为场景s中t时刻的向上级电网的购电量；cup、cdoen分别为向上、下灵活性不足惩罚系数；分别为场景s中t时刻的切负荷量和弃光量；ccarbon为碳排放单位惩罚成本；γgrid为上级电网单位碳排放强度。
9.如权利要求8所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤3.1中上层规划层模型的上层约束条件包括：①ESS待安装节点安装约束：式中，PESS,max、PESS,min分别为待规划ESS额定功率的上、下限；EESS,max、EESS,min分别为待规划ESS额定容量的上、下限；②光伏渗透率约束：式中，ΩPV为分布式光伏的安装节点；为节点i处分布式光伏的装机容量；α为光伏渗透率；为负荷峰值。
10.如权利要求6所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤3.2中下层规划层模型的下层目标函数以最小化运行成本目标：以ESS充放单功率、可中断负荷的中断情况...
【技术特征摘要】
1.不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤1中的配电网灵活性资源建模具体为：储能、可中断负荷以及主网的灵活性调节能力的计算公式如下：式中：分别为节点i处ess在t时刻的向上、下调节能力；pess,i、eess,i分别为节点i处ess的额定功率和额定容量；为节点i处ess在t时刻的功率；为节点i处ess在t时刻储存电量；为节点i处ess电量的下限；η为ess的充放电效率；分别为节点i处可中断负荷在t时刻提供的向上、下调节能力；vj,t为节点i处可中断负荷在t时刻的中断情况，中断为1，反之为0；为节点i处可中断负荷在t时刻的中断量；分别为上级电网在t时段提供的向上、下调节能力；δpgrid,max为上级主网的最大爬坡功率；pgrid,max为上级主网的最大传输功率；ptgrid为主网在时刻传输的有功功率。
3.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2中的构建需求响应模型包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2.1中的价格型需求响应模型具体为：价格型需求响应通过电价来影响用户用电方式，用户对电价的响应程度通常采用需求弹性系数描述：其中式中，eii为自弹性系数；eij为互弹性系数；分别为实施需求响应前第i、j时刻的电价；ci、cj分别为实施需求响应后第i、j时刻的电价；qi分别为电价响应前后的用电量；将一天分为24小时，则弹性系数矩阵表示为：电价变化后电量变化矩阵表示为：电价变化后用户电量变化量为：电价变化后用户电量为：
5.如权利要求3所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤2.2中的可中断负荷响应模型具体为：其响应特性如下式所示：①中断容量约束：式中：分别为节点i处可中断负荷中断容量上、下限；②中断次数约束：式中：ncl为在一个周期内可中断负荷的最大可中断次数；③最大中断时间约束：式中：为节点i处可中断负荷的最大中断时间。
6.如权利要求1所述的不同光伏渗透率下考虑需求响应配电网储能双层规划方法，其特征在于：所述步骤3中的配电网储能双层规划包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的不...
【专利技术属性】
技术研发人员：佘彦杰，张江涛，戚弘亮，王旭，申莹莹，王敏之，王月萍，张晓晴，范露，王朝乐，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司洛阳供电公司，
类型：发明
国别省市：
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