利索能及
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专利号: 2022116670991
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电池储能和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:对充放电功率的运行区域进行采样,在凸包络的采样点集合中将非理想状态下的电池储能模型重构为线性模型;具体步骤为:S11:从电池内部的充放电过程中,将充放电功率的上下限与充放电电流、电池的输入in out功率P 、电池的输出功率P 建立关系,建立非理想状态下的电池储能线性化模型;

S12:建立电池储能循环老化成本模型;

S2:构建交直流配电网动态重构模型,将步骤S1构建的电池储能模型与潮流模型进行耦合;

设C表示配电网重构的综合成本函数;L表示配电网的所有支路集合;T表示配电网重构的时间集合; 表示分布式光伏接入的节点集合;αl,t为0‑1变量,表示交直流配电网中支路l在t时刻的开断状况,等于0表示断开,等于1表示闭合;Pij,t、Pji,t分别表示配电网中支路ij在t时刻的由节点i流向节点j的有功功率和由节点j流向节点i的有功功率; 表示节点i在t时刻分布式光伏的可利用功率, 表示节点i在t时刻分布式光伏实际注入的有功功率,closs、cs、cPV分别表示网损成本系数、开关动作成本系数、弃光成本系数;则考虑包括网损成本、开关动作成本、弃光成本、电池储能循环老化成本的综合成本最小化的交直流配电网重构目标为:S3:采用混合整数二阶锥规划方法,利用Matlab工具箱的Yalmip进行建模,并调用商业求解器进行求解。

2.根据权利要求1所述的电池储能和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法,其特征在于:所述的步骤S11中,具体步骤为:dis SOC out

S111:根据电池的放电功率P 和S 获得电池的输出功率P ,ch SOC in

根据电池的充电功率P 和S 获得电池的输入功率P ;

out

S112:通过采样点的线性组合拟合电池的输出功率P ;采样j个样本构建多面体包络线,每一个样本组用 表示;

in

通过采样点的线性组合来拟合电池的输入功率P ,采样k个样本构建多面体包络线,每一个样本组用 表示;

以黑点表示采样点,由点之间的连接线表示连接采样点的凸包络,实心区域表示基于实际非线性方程的计算值;

in out

S113:通过建立电池的输入功率P 、电池的输出功率P 与充放电功率的关系,得到非理想状态下的电池储能线性化模型:设 分别表示t时刻节点i处电池储能的输入功率和输出功率;由充放电采样点形成的凸包定义电池储能的运行区域:放电曲线的放电样本数据 用来定义放电期间变量 的可行域,充电曲线的充电样本数据 用来定义充电期间变量 的可行域;则将变量 h看成电池储能采样样本的线性组合;

上式是电池储能状态约束,由电池的充电状态样本与放电状态样本组合而成;在不引入0‑1变量识别电池储能的充放电状态的情况下引入附加条件:每个采样集必须至少有两个采样点为[0,0,0]和[0,1,0],分别代表电池未激活,但已完全放电或完全充电的情况;

上式是充放电关联约束,其中xj,t和yk,t是与充放电样本数据相关联的变量。

3.根据权利要求2所述的电池储能和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法,其特征在于:所述的步骤S12中,具体步骤为:S121:设q表示电池储能容量损失的百分数,B1和B2为实验数据拟合得到的指数因子,IC表示电池充电率,即电池充放电时电流与电池容量的比率;则基于累积吞吐电量的循环老化成本模型为:B,0

设C 为电池储能的初始投资成本,η为电池储能寿命终止时的容量百分比;则电池储能循环老化成本CBESS为:S122:对于给定放电深度的周期循环寿命,循环老化成本模型为:DOD

设ρt表示在循环中的特定放电深度所对应的寿命损失百分比,ρt=1/Φ(D ),则每个时间步长的循环老化成本 为:DOD

只有当下一个时间步长电池储能放电时,ρt大于ρt‑1;当D 增加时,电池储能寿命的损失增加;每个放电半周期都增加老化成本,而在充电半周期的老化成本为0;

设ξtp表示与 和ρt有关的权重因子,A是SOS2给出的邻接矩阵,btp是保证SOS2属性的附加二进制变量,采用SOS2进行分段线性化表述放电深度和和寿命损失百分比的拟合函数:

4.根据权利要求1所述的电池储能和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法,其特征在于:所述的步骤S2中,包括如下约束:S21:极坐标潮流约束;设 分别表示节点i在t时刻注入的有功和无功功率;

表示节点i在t时刻实施需求响应后的负荷量, 分别表示节点i在t时刻的无功负荷;Pi,t、Qi,t分别表示节点i在t时刻注入的关口功率; 表示节点i在t时刻CB补偿的无功功率;N(i)表示与节点i相连的所有节点集合,Il表示支路l的电流幅值;同时引入 Rl,t=Vi,tVj,tcosθij,t,Tl,t=Vi,tVj,tsinθij,t,其中,Vi,t、Vj,t分别表示节点i、j在t时刻的电压幅值;gl、bl表示线路l的电导和对地导纳,θij,t表示线路ij两端在t时刻的电压相位角;由于ui,t不含有支路开关变量αl,t,引入含有支路开关变量 来表示支路开关状态和支路端点电压共同决定的变量;采用极坐标系下的二阶锥松弛潮流模型为:当支路l在t时刻断开时, 和 均为0,而当支路l在t时刻闭合时, 和 与相应的节max

点电压ui,t和uj,t相等;为了表述 和ui,t、uj,t之间的关系,设Vi 、 分别表示节点i、j的电压幅值最大值,增加附加约束为:设 表示支路l的电流幅值最大值,节点电压和支路电流约束为:S22:设 表示t时刻在i节点上所连接的分布式光伏的无功功率和容量,则分布式光伏运行约束为:

S23:有载调压变压器约束;变压器支路ij包括支路im和mj,支路mj只包含调压挡位,设tij表示变压器ij的变比;Tij为变压器的优化挡位,是一个整数变量;Δtij为变压器分接头每一档的变化值;Kij为变压器分接头的挡位数量; 分别为变压器变比的上下限值;

则变压器两端的电压关系为:

0≤Tij≤Kij,

S24:交直流换流器约束;换流器支路ik包括交流支路ij和直流支路jk;设换流器交流侧在t时刻有功功率为 无功功率为 参考点电压为 换流器直流侧在t时刻有功功率为 参考点电压为 设 为换流器支路集合,则含交直流换流器的支路潮流方程为:

设Kc表示直流电压利用率,Mi表示调制度,则换流器的交流侧与直流侧的电压幅值关系为:Conv

设η 表示转换效率,则换流器的交流侧与直流侧的有功功率关系为:S25:辐射状拓扑约束;引入βij,t和βji,t两个0‑1变量判断某支路的首末节点i和j为子节点还是父节点,以确保生成的拓扑结构具有连接到根节点的生成树,βij,t=1表示节点i是节点j的父节点,βij,t=0则表示不是;N表示配电网所有节点集合,Ns表示根节点集合;采用ST约束描述配电网的辐射状拓扑约束:S26:设αl0为支路l联络开关在重构前的初始状态,nSA表示系统中所有联络开关的动作次数最大允许值,m为联络开关总数,则联络开关动作次数为:S27:设 表示节点i在t时刻电容器组的投入组数; 表示节点i电容器组的投入组数的最大值;Ci,step表示节点i的单组电容器容量; 表示所有安装电容器组节点的集合;

表示相邻时间段内电容器投入组数的变化的最大值;则分组投切电容器运行约束为:S28:设ξi,t表示节点i在t时刻的电价弹性系数; 表示节点i在t时刻实施需求响应前后的用电需求变化量;Δρt表示节点i在t时刻实施需求响应前后的电价变化量;ρt、 分别表示在t时刻实施需求响应前后的电价; 分别表示实施需求响应后电价的上下限; 表示节点i在t时刻的有功负荷;Ni表示进行需求侧响应的节点;基于电力价格弹性系数对价格激励型负荷进行调控,则需求侧响应模型为:由于最后一个公式属于非线性约束,将其转化为二阶锥形式为:

5.一种计算机存储介质,其特征在于:其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序,该计算机程序执行如权利要求1至权利要求4中任意一项所述的电池储能和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法。