基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略.pdf
《基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 7 期Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54 No.7赵婷婷,吴刚勇,夏祥武,等.基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略J.水利水电技术(中英文),2023,54(7):50-63.ZHAO Tingting,WU Gangyong,XIA Xiangwu,et al.The two-layer optimization strategy of distribution network based on the capacity allocation mechanism of
2、shared energy storageJ.Water Resources and Hydropower Engineering,2023,54(7):50-63.基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略赵婷婷1,吴刚勇2,夏祥武1,王建锋2,顾 冰2,3,管敏渊2(1.上海电力大学 电气工程学院,上海 200090;2.国网浙江省电力有限公司湖州供电公司,浙江 湖州 313000;3.浙江泰仑电力集团有限责任公司,浙江 湖州 313000)收稿日期:2023-03-06;修回日期:2023-04-07;录用日期:2023-04-07;网络出版日期:2023-04-17基金项目:国网浙江
3、省电力有限公司集体企业科技项目(2019-HUZJTKJ-19);国家自然科学基金项目(51907114)作者简介:赵婷婷(1994-),女,硕士研究生,主要从事配电网规划及共享储能的优化配置研究。E-mail:zhaotingting193194 通信作者:夏祥武(1977-),男,副教授,硕士,主要研究方向为配电系统规划运行分析。E-mail:18602127877 Editorial Department of Water Resources and Hydropower Engineering.This is an open access article under the CC BY
4、-NC-ND license.摘 要:【目的】高比例新能源接入带来的随机波动性使得配电网运行面临严峻挑战。为优化内部含多微电网与共享储能功率交互的配电网运行,提出基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化模型。【方法】根据多微电网缺额负荷的差异互补特性,利用余弦相似度算法计算缺额负荷的相似度权重,结合缺额负荷对共享储能容量进行权重分配。建立了配电网潮流最优和电压偏移最小和多微电网弃风弃光最小和运行成本最小的双层优化模型。上层基于分配的储能容量优化各微电网出力范围,在配电网层求解中以得到微电网最优出力可行解并传递给下层;下层基于分配的储能容量进行多微电网共享储能的功率交互,实现多微电网的经济运行。
5、【结果】利用改进的 IEEE33 节点系统对模型进行验证,结果显示:(1)共享储能容量分配机制与传统分配机制相比,配电网线损和电压偏移分别减小了 9.8%和 9.2%,多微电网的弃风弃光率和运行总成本分别降低了 23.8%和 6.1%;(2)对共享储能容量分配机制下的不同储能模式进行对比,共享储能比独立储能在多微电网的弃风弃光率和运行总成本方面分别降低了 14.8%和 3.3%。【结论】结果表明:合理有效的共享储能分配机制,可以促进高比例新能源消纳,提高共享储能整体利用率,实现配电网整体优化运行。关键词:高比例新能源;缺额负荷;相似度权重;容量分配机制;共享储能;影响因素;微电网;储能模式DO
6、I:10.13928/ki.wrahe.2023.07.005开放科学(资源服务)标志码(OSID):中图分类号:TV213.4文献标志码:A文章编号:1000-0860(2023)07-0050-14The two-layer optimization strategy of distribution network based on the capacity allocation mechanism of shared energy storageZHAO Tingting1,WU Gangyong2,XIA Xiangwu1,WANG Jianfeng2,GU Bing2,3,GUAN
7、Minyuan2(1.College of Electrical Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China;2.Huzhou Power Supply Company of State Grid Zhejiang Electric Power Company Ltd.,Huzhou 313000,Hubei,China;3.Zhejiang Talent Electric Group Company Ltd.,Huzhou 313000,Hubei,China)05赵婷婷,等/基于共享储能容量
8、分配机制的配电网双层优化策略水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 7 期Abstract:ObjectiveThe random fluctuation caused by the high proportion of new energy access makes the operation of the distribution network face severe challenges.In order to optimize the operation of the distribution network with the interaction between th
9、e internal multi-microgrid and the shared energy storage,a two-layer optimization model of the distribution network based on the shared energy storage capacity allocation mechanism is proposed.MethodsAccording to the differential comple-mentarity characteristics of the deficit load of multiple micro
10、grids,the cosine similarity algorithm is used to calculate the similarity weight of the deficit load,and the weight allocation of the shared energy storage capacity is carried out in combination with the deficit load.A two-layer optimization model of optimal power flow and voltage offset in distribu
11、tion network and minimal wind and photovoltaic abandonment,minimum operating cost in multi-microgrid is established.The upper layer optimizes the output range of each microgrid based on the allocated energy storage capacity,and obtains the feasible solution of the optimal output of the mi-crogrid in
12、 the solution of the distribution network layer and transmits it to the lower layer.The lower layer carries out the power interaction of multi-microgrid shared energy storage based on the allocated energy storage capacity to realize the economic opera-tion of multi-microgrid.ResultsThe improved IEEE
13、33 node system was used to verify the model,and the result showed that:(1)Compared with the traditional allocation mechanism,the line loss and voltage offset of the distribution network were reduced by 9.8%and 9.2%,respectively,and the curtailment rate and total operating cost of multi-microgrid wer
14、e reduced by 23.8%and 6.1%,respectively.(2)Under the shared energy storage capacity allocation mechanism,compared with independent energy storage,the shared energy storage reduces the curtailment rate and total operating cost of multi-microgrid by 14.8%and 3.3%,respectively.Conclusion The result sho
15、w that a reasonable and effective shared energy storage allocation mechanism can promote a high proportion of new energy consumption,improve the overall utilization rate of shared energy storage,and realize the overall optimal operation of the distribution network.Keywords:a high proportion of new e
16、nergy;lack of load;similarity weight;capacity allocation mechanism;shared energy stor-age;influencing factors;microgrid;energy storage mode0 0 引引 言言“双碳”背景下,高比例新能源大量接入配电网,其出力的随机波动性使得配电网运行面临严峻挑战。微电网是新能源的有效消纳和管理方式,当微电网接入配电网时,需要协调配电网和微电网之间的功率调度,促进新能源就地消纳,提升系统整体的供电可靠性与运行经济性1。储能系统是解决新能源消纳的有效手段,利用其快速充放电特性平
17、抑微电网负荷波动。然而,当前微电网中主要以分布式储能应用为主,其高昂的投资成本以及传统单用户单储能模式所带来的低利用率和低经济效益的问题2,都制约着微电网储能大规模应用。共享储能是一种将储能拥有权和使用权解耦的储能运行模式3,通过规模经济有效解决了分布式储能成本高昂、空间资源有限的问题,可以同时为多个主体提供服务4。共享储能充分考虑多微电网储能行为的差异互补特性和能量产销互补特性,能够进一步减少储能投资成本、发挥储能效益与价值以及方便服务用户5。当前共享储能的优化调度研究主要考虑共享储能和储能用户的协同调度,包括多能源系统协同调度、多用户主体共享储能优化调度、需求响应和共享储能协同优化等方面。
18、文献6提出一种基于协同博弈的综合能源共享储能优化调度方法,以实现联盟利润最大化。文献7提出一种共享储能与综合能源微网协同优化运行策略,基于主从博弈理论兼顾双方利益。文献8以工业用户群的日运行成本最低进行共享储能的优化调度。文献9提出一种考虑储能性能差异的新能源场站群共享储能交易模式,实现多主体利益共赢。文献10提出了一种考虑电动汽车辅助共享储能电站的多园区综合能源系统策略。文献11提出一种同时计及耗能用户需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度策略,以促进微电网间的功率交互。上述研究只聚焦于与共享储能产生能量交互的各个用户主体,主要以经济运行为主。鲜有考虑其对配电网稳定运行的作用,不利于从整
19、体上实现各能源的优化调度和多目标的动态平衡。共享储能容量分配是协调优化多系统主体运行的重要环节。基于给定的共享储能容量按照一定规则进行分配,可以优化各储能用户出力,提高共享储能整体利用率,促进配电网新能源消纳和运行稳定性。目前,共享储能容量分配策略主要包括平均分配、策略分配和比例分配等。文献12提出共享储能运营商对共享储能容量进行平均分配,通过能量容量交易与运行博弈进行微调,实现能源运行成本最小。文15赵婷婷,等/基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 7 期献13提出一种基于主从博弈的多社区共享集中式储能运营模式,并基于 Shapley
20、 值进行多主体间的能量共享收益分配,促进新能源消纳。文献14针对光伏产销者社区内共享储能与分布式光伏容量协同规划时不同投资主体的利益交互问题,建立了合作博弈的光储容量协同规划模型,提高各联盟收益。文献15提出了基于纳什讨价还价的利益共享模型,鼓励用户和社区共享储能参与合作。文献16提出一种基于每个储能设备容量投入比例分配模型。上述分配策略在协调多方利益方面具有良好效益。但是平均分配在保证公平性的同时,忽略了实际出力的差异互补性,容易导致部分用户的储能容量浪费或不足;策略分配能够体现多用户之间的互动关系,但在配电网中博弈机制的复杂性、不稳定性和不确定性容易给系统带来不稳定性和安全风险;比例分配适
21、用于多用户共同投资建设共享储能场景,在多微电网租赁共享储能方面可进一步拓展。因此,本文针对含共享储能的多微电网与配电网协同调度问题,充分考虑各微电网新能源消纳和共享储能功率交互,建立一种共享储能分配机制,兼顾配电网和微电网利益。提出一种基于缺额功率相似度权重的共享储能容量分配模型,在尽可能满足微电网储能需求的基础上,优化微电网节点出力范围。建立了配电网潮流最优和电压偏移最小和多微电网弃风弃光最小和运行成本最小的双层优化模型,上层基于微电网出力范围,确定配电网层求解时的微电网最优出力可行解;下层根据上层传递的微电网功率,以分配机制下的储能容量作为约束,进行多微电网共享储能的功率交互,实现多微电网
22、经济运行。分别利用同步型ADMM 算法和混合整数线性规划进行求解。最后通过改进的 IEEE-33 节点系统进行分析,验证了所提模型的有效性。1 1 含含共共享享储储能能分分配配机机制制的的系系统统架架构构 基于共享储能容量分配机制的配电网系统主要包括配 电 网、常 规 负 荷、微 电 网 及 共 享 储 能 系 统(shared energy storage system,SESS)。微电网内部包含可再生能源、发电设备、常规负荷、可控负荷,SESS 为每个微电网提供储能服务。其系统架构如图 1 所示。多微电网储能行为和能量产销的差异互补特性是制定共享储能分配规则的关键。由于各微电网内的分布式能
23、源和可控负荷的不确定性出力,将各微电网对储能的需求定义为缺额负荷,通过对缺额负荷进行相图 1 系统架构Fig.1 Diagram of the system architecture似度分析,确定多微电网的储能需求差异权重,基于该权重实现共享储能容量分配。对共享储能系统来说,这种分配机制既能够减少储能需求拥挤,又能够提高储能容量的备用,为新的储能用户提供机会。由于配电网和微电网是不同利益主体,本文对该系统进行分层研究。共享储能容量分配机制在上层中影响微电网节点出力,在下层中约束多微电网间的功率交互,利用该分配机制实现含多微电网共享储能的配电网优化运行。2 2 共共享享储储能能分分配配机机制制研
24、研究究2.1 共享储能容量分配机制 在含多微电网共享储能的配电网系统运行中,合理有效的容量分配机制可以促进新能源消纳,提高配电网的能源利用率和运行稳定性。因此,本文从微电网缺额负荷的角度提出了一种共享储能容量分配机制。2.1.1 源荷不确定性的负荷建模微电网缺额负荷是指微电网节点内所有负荷、需求侧资源之和与风光出力的差值。下面对微电网内各类负荷进行分析。2.1.1.1 微燃机微电网内部的可控机组可对系统内部的波动负荷进行调节补充。微燃机通过燃烧天然气进行发电,其产生的电功率与购气成本之间的关系表示为CMG,i,MT,t=cgasMTQLHVPMG,i,MT,t(1)式中,CMG,i,MT,t为
25、微网 i 内燃气轮机在 t 时段的购气25赵婷婷,等/基于共享储能容量分配机制的配电网双层优化策略水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 7 期成本;PMG,i,MT,t为微网 i 内燃气轮机在 t 时段的出力;cgas为天然气单价;MT为燃气轮机发电效率;QLHV为天然气低热值。微燃机作为可控电源,能够快速启停,主要有功率上下限约束、爬坡约束。PminMG,i,MT,tPMG,i,MT,tPmaxMG,i,MT,t-RdownMG,i,MT,tPMG,i,MT,t-PMG,i,MT,t-1RupMG,i,MT,t(2)式 中,PMG,i,MT,t为 微 燃 机 出 力;Pmin
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 共享 容量 分配 机制 配电网 双层 优化 策略
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。