一种分布式混合储能系统能量调度方法、装置及设备

本发明涉及储能，特别是指一种分布式混合储能系统能量调度方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着全球能源结构转型的需求，分布式新能源（如太阳能、风能等）的接入比例逐渐提高。然而，分布式新能源发电具有间接性和不稳定性等特点，会导致发电单元的实际输出功率与负载需求之间出现较大偏差；应用储能系统能够提高分布式新能源发电单元的可调度性，但在跟踪调度计划时，储能系统需不断进行充放电，多次的充放电循环会降低电池的使用寿命。因此分布式新能源的接入给电网的安全稳定运行带来了挑战。为了解决这一技术问题，需要通过将不同类型的储能设备，包括电池储能、电容储能等，与新能源发电设备相结合，并根据负载的需要进行实时调节，以实现对新能源发电的高效利用，提高可再生能源的利用率，增强电力系统的灵活性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种分布式混合储能系统能量调度方法、装置及设备，解决了分布式电源和负荷的功率波动，造成运行效率低、运行成本高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、本发明实施例提供一种分布式混合储能系统能量调度方法，所述调度方法应用于控制器，所述控制器与分布式发电单元和混合储能单元电连接；所述分布式发电单元、所述混合储能单元、负载和外部电网通过内网进行电能交换；所述分布式发电单元包括光伏设备和可再生能源设备；所述混合储能单元包括蓄电池和电容器；所述调度方法包括：

4、获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据；

5、根据所述分布式发电单元运行数据和所述负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率；

6、根据所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，所述能量调度数据用于控制蓄电池的运行状态和电网的交互状态；

7、根据所述能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，所述混合储能单元运行数据用于控制电容器的运行状态，并作为下一个预测周期的混合储能单元状态数据。

8、可选的，所述获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据，包括：

9、根据分布式发电单元中的第一计量装置，获取分布式发电单元运行数据，其中，所述分布式发电单元运行数据包括光伏设备发电功率数据和可再生能源设备发电功率数据；

10、根据负载需求历史数据库，获取负载历史数据，其中，所述负载历史数据包括负载需求功率历史数据和分布式发电单元输出功率历史数据；

11、根据混合储能单元中的第二计量装置，获取混合储能单元状态数据，其中，所述混合储能单元状态数据包括蓄电池的充放电功率、电网交互功率和电容器充放电功率。

12、可选的，根据所述分布式发电单元运行数据和所述负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率，包括：

13、将所述分布式发电单元运行数据输入所述负载需求预测模型，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率、电网预测交互功率和负载预测需求功率；其中，所述负载需求预测模型是将所述负载历史数据输入神经网络模型，对所述神经网络模型进行训练得到的。

14、可选的，根据所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，包括：

15、将所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据输入第一调度模型，得到能量调度数据；

16、其中，所述第一调度模型的表达式为：

17、，

18、其中，pcost1为系统运行成本；pu(t)为分布式发电单元和电网在第t个预测周期内的电能交易成本，t=1,2,…, n；n为预测次数；pc(t)为蓄电池在第t个预测周期内的使用成本；pgrid(t)为第t个预测周期内的电价；pg(t)为第t个预测周期内的电网交互功率；δt为预测周期时长；

19、pf(t)为分布式发电单元预测输出功率；pl(t)为负载预测需求功率；l为蓄电池充放电次数；η1、η2为蓄电池充放电效率；cb(t)为蓄电池在第t个预测周期内的实际使用容量；rb为蓄电池的购买成本；pb(t)为蓄电池在第t个预测周期内的充放电功率；所述能量调度数据为pcost1取得最小值时的蓄电池充放电功率pbm和电网交互功率pgm，并且pbm∈{pb(t)}，pgm∈{pg(t)}。

20、可选的，得到能量调度数据时，所述第一调度模型的第一约束条件包括储能约束和电网交互约束；

21、其中，所述储能约束为：

22、pbmin≤pb(t) ≤pbmax，

23、sbmin≤sb(t) ≤sbmax，

24、所述电网交互约束为：

25、pgmin≤pg (t) ≤pgmax，

26、其中，pbmin、pbmax分别为蓄电池充放电功率的最小值和最大值；pgmin、pgmax分别为电网交互功率的最小值和最大值；sbmin、sbmax分别为蓄电池储能的最小值和最大值；sb(t)为蓄电池在第t个预测周期内的储能值。

27、可选的，根据所述能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，包括：

28、将所述能量调度数据输入第二调度模型，得到混合储能单元运行数据；

29、其中，所述第二调度模型的表达式为：

30、，

31、其中，pcost2为电容器运行成本；k1、k2、k3为代价权重比例系数；psc (t)为电容器在第t个预测周期内的充放电功率；wsc(t)为电容器在第t个预测周期内的使用成本；csc为电容器的购买成本；lsc为电容器的使用寿命；所述混合储能单元运行数据为pcost2取得最小值时的蓄电池充放电功率pbm1、电网交互功率pgm1和电容器充放电功率pscm，并且pbm1∈{pb(t)}、pgm1∈{pg(t)}、pscm∈{psc(t)}。

32、可选的，得到混合储能单元运行数据时，所述第二调度模型的第二约束条件包括所述电容器的荷电状态约束和所述电容器的充放功率约束；

33、其中，所述电容器的荷电状态约束为：

34、sscmin≤ssc (t) ≤sscmax，

35、所述电容器的充放功率约束为：

36、pscmin≤psc (t) ≤pscmax，

37、其中，sscmin、sscmax分别为电容器荷电状态的最小值和最大值；ssc(t)为电容器在第t个预测周期内的荷电状态值；pscmin、pscmax分别为电容器充放电功率的最小值和最大值。

38、本发明实施例还提供一种分布式混合储能系统，包括：

39、控制器，所述控制器与分布式发电单元和混合储能单元电连接；所述分布式发电单元、所述混合储能单元、负载和外部电网通过内网进行电能交换；所述分布式发电单元包括光伏设备和可再生能源设备；所述混合储能单元包括蓄电池和电容器；

40、所述控制器用于获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据；根据所述分布式发电单元运行数据和所述负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率；根据所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，所述能量调度数据用于控制蓄电池的运行状态和电网的交互状态；根据所述能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，所述混合储能单元运行数据用于控制电容器的运行状态，并作为下一个预测周期的混合储能单元状态数据。

41、本发明实施例还提供一种分布式混合储能系统能量调度装置，所述装置包括：

42、获取模块，用于获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据；

43、处理模块，用于根据所述分布式发电单元运行数据和所述负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率；

44、第一生成模块，用于根据所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，所述能量调度数据用于控制蓄电池的运行状态和电网的交互状态；

45、第二生成模块，用于根据所述能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，所述混合储能单元运行数据用于控制电容器的运行状态，并作为下一个预测周期的混合储能单元状态数据。

46、本发明实施例还提供一种计算设备，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行上述的方法。

47、本发明的技术方案至少包括以下效果：

48、本发明的上述方案通过获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据；根据分布式发电单元运行数据和负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率；根据分布式发电单元预测输出功率、负载预测需求功率和混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，能量调度数据用于控制蓄电池的运行状态和电网的交互状态；根据能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，混合储能单元运行数据用于控制电容器的运行状态，并作为下一个预测周期的混合储能单元状态数据；通过结合超级电容储能系统与分布式储能系统，对电能的充放过程进行调度，实现对电网负荷波动的有效平抑，确保电力系统的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，所述调度方法应用于控制器，所述控制器与分布式发电单元和混合储能单元电连接；所述分布式发电单元、所述混合储能单元、负载和外部电网通过内网进行电能交换；所述分布式发电单元包括光伏设备和可再生能源设备；所述混合储能单元包括蓄电池和电容器；所述调度方法包括：

2.根据权利要求1所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，所述获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据，包括：

3.根据权利要求2所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，根据所述分布式发电单元运行数据和所述负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率，包括：

4.根据权利要求3所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，根据所述分布式发电单元预测输出功率、所述负载预测需求功率和所述混合储能单元状态数据，得到能量调度数据，包括：

5.根据权利要求4所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，得到能量调度数据时，所述第一调度模型的第一约束条件包括储能约束和电网交互约束；

6.根据权利要求5所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，根据所述能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，包括：

7.根据权利要求6所述的分布式混合储能系统能量调度方法，其特征在于，得到混合储能单元运行数据时，所述第二调度模型的第二约束条件包括所述电容器的荷电状态约束和所述电容器的充放功率约束；

8.一种分布式混合储能系统，其特征在于，包括：

9.一种分布式混合储能系统能量调度装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种计算设备，其特征在于，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种分布式混合储能系统能量调度方法、装置及设备，属于储能技术领域，解决了分布式电源和负荷的功率波动，造成运行效率低、运行成本高的问题。该方法包括：获取分布式发电单元运行数据、负载历史数据和混合储能单元状态数据；根据分布式发电单元运行数据和负载历史数据，得到预测周期内的分布式发电单元预测输出功率和负载预测需求功率；根据分布式发电单元预测输出功率、负载预测需求功率和混合储能单元状态数据，得到能量调度数据；根据能量调度数据，得到混合储能单元运行数据，并作为下一个预测周期的混合储能单元状态数据。该方案实现对电网负荷波动的有效平抑，确保电力系统的安全稳定运行。

技术研发人员：潘剑飞
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23