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参与辅助服务的用户侧储能优化配置及经济分析

2023-08-28 09:08来源:中国电力作者:尚博阳 等关键词:用户侧储能储能调峰电力辅助服务收藏点赞

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2 储能配置模型

参与辅助服务的用户侧储能优化配置模型以全寿命周期储能净收益最大为目标函数,考虑储能运行特性以及响应电价政策的约束,对储能容量以及辅助服务参数优化配置。优化模型在Matlab R2018b下建模,采用混合整数规划求解软件Cplex的方法对优化模型求解。

2.1 目标函数

储能全寿命周期内收益包括峰谷套利收益、需量管理收益、需求响应收益和应急供电收益,成本包括储能初始投资成本和全寿命周期内的运行维护成本。

目标函数F1具体可以表示为

10.png

式中:F1为储能全寿命周期内的净收益。

2.2 约束条件

(1)荷电状态约束。储能在运行过程中荷电状态始终保持在一定数值范围内,即

式中:Ssoc,i为储能在i时刻的荷电状态;Smax、Smin分别为储能荷电状态的上、下限。

(2)储能荷电状态连续性约束。由于储能的运行特性,储能的荷电状态在充放电过程中应为连续的,即系统在i+1时刻的状态下与i时刻的充放电状态有关,其约束条件为

式中:ηc、ηd分别为对应储能充、放电效率。

(3)充/放电状态约束。Sdis,i、Sch,i为0–1变量,其中1表示充电状态;0表示放电状态,满足约束条件为

(4)储能充/放电约束。储能在充放电过程中,实际功率和容量应在储能的额定值范围以内。考虑到储能寿命,储能一天内的总放电功率不得超过储能日吞吐量。此模型中储能日吞吐量取最大容量的2倍,即储能可每日可充放电2次,具体表示为

14.png

(5)削峰负荷约束。考虑到需量管理的收益,在储能运行作用后,等效负荷应不大于优化后需量最大值的1.05倍,即

15.png

式中:Pload,i为安装储能前用户在i时刻的实际运行功率值。

(6)需求响应约束。根据政策描述[25],储能在某月第j天参与需求侧响应服务,则需要满足响应时段的最大负荷与平均负荷不得超过响应日前5天的对应值,相关约束条件为

16.png

式中:k为需求响应日的响应时间段,j为响应日前5天相对应的时间段;PESS,k、PESS,j分别为储能系统对应时间段的充、放电功率值;max( )为求取元素的最大值函数;mean( )为求取元素的算数平均值函数;Pyear,max为年最大负荷值。

(7)应急供电约束。根据供电实际情况,储能用户上报的供电功率不能高于储能系统运行的功率值,即

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