本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能雙層優(yōu)化運(yùn)行方法，尤其涉及一種基于階梯式價(jià)格需求響應(yīng)的配電網(wǎng)儲(chǔ)能雙層優(yōu)化運(yùn)行方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著需求側(cè)管理技術(shù)的快速發(fā)展，用戶側(cè)的主動(dòng)負(fù)荷資源不斷進(jìn)入電力市場之中。為了對這些負(fù)荷資源進(jìn)行利用和管理，用戶側(cè)的電力運(yùn)營商一般通過價(jià)格引導(dǎo)以及合同管理的模式進(jìn)行需求側(cè)管理。

2、傳統(tǒng)的需求響應(yīng)研究基于經(jīng)濟(jì)學(xué)中的需求價(jià)格彈性系數(shù)，難以準(zhǔn)確反映用戶的響應(yīng)行為?，F(xiàn)有技術(shù)中，提出了基于成本—效益分析的驅(qū)動(dòng)需求響應(yīng)模型與方法、考慮用戶響應(yīng)行為強(qiáng)不確定性的階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制隨機(jī)優(yōu)化模型，以及用改進(jìn)隸屬度函數(shù)進(jìn)行峰谷時(shí)段劃分，并建立綜合分時(shí)電價(jià)和激勵(lì)機(jī)制的用戶響應(yīng)模型。這些需求響應(yīng)模型都缺乏實(shí)時(shí)電價(jià)對用戶需求響應(yīng)影響的分析，導(dǎo)致用戶對電力市場參與程度降低，減少了電力市場的靈活性與經(jīng)濟(jì)型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于階梯式價(jià)格需求響應(yīng)的配電網(wǎng)儲(chǔ)能雙層優(yōu)化運(yùn)行方法，以實(shí)現(xiàn)上層從需求側(cè)出發(fā)，以用戶不滿意度最小、削峰填谷率最大、節(jié)約的用電費(fèi)用以及需求響應(yīng)補(bǔ)貼之和最大，下層管理風(fēng)力、光伏、儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，以發(fā)電側(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行收益最大為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于階梯式價(jià)格需求響應(yīng)的配電網(wǎng)儲(chǔ)能雙層優(yōu)化運(yùn)行方法，包括如下步驟：

3、s1、考慮實(shí)時(shí)電價(jià)波動(dòng)的不確定性，采用自回歸滑動(dòng)平均時(shí)間序列模型以及區(qū)間優(yōu)化方法建立動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)電價(jià)模型；

4、s2、通過分析電價(jià)與需求響應(yīng)之間的關(guān)系，建立階梯式價(jià)格-需求響應(yīng)模型；

5、s3、結(jié)合電池儲(chǔ)能充放電容量和效率約束，建立階梯式價(jià)格型需求響應(yīng)機(jī)制與區(qū)域儲(chǔ)能運(yùn)行的雙層優(yōu)化模型，以發(fā)電側(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行收益最大為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

6、優(yōu)選的，步驟s1中，利用實(shí)時(shí)電價(jià)的預(yù)測值和預(yù)測范圍結(jié)果的價(jià)格區(qū)間來表示其不確定性，建立的實(shí)時(shí)電價(jià)模型如下：

7、

8、pt,low≤pt,unk≤pt,high???(2)

9、式中，pt表示時(shí)刻t的實(shí)時(shí)電價(jià)，r0為常數(shù)，hn為通過歷史電價(jià)數(shù)據(jù)擬合的自回歸系數(shù)，pt,unk為電價(jià)波動(dòng)誤差值，pt,low為區(qū)間的優(yōu)化模型的下限模型，pt,high為區(qū)間的優(yōu)化模型的上限模型，pt-n為時(shí)刻t-n的實(shí)時(shí)電價(jià)。

10、優(yōu)選的，步驟s2中，擬定不同的價(jià)格區(qū)間，以實(shí)時(shí)電價(jià)作為已知量，參與需求響應(yīng)的負(fù)荷量作為未知被測量，兩者之間存在函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建j時(shí)刻參與需求響應(yīng)的負(fù)荷量δqj的函數(shù)為：

11、

12、式中，δqj表示j時(shí)刻參與需求響應(yīng)的負(fù)荷量，δpn為電價(jià)區(qū)間長度，kn為第n段區(qū)間的負(fù)荷需求響應(yīng)系數(shù)，δi-1和δi分別為第i段區(qū)間的左邊界值、右邊界值，pj為j時(shí)刻的電價(jià)，pi為第i個(gè)區(qū)間節(jié)點(diǎn)的電價(jià)，δ0和δn為實(shí)時(shí)電價(jià)相比日前預(yù)測最低電價(jià)的增長比例的上限、下限，a、b為參與需求響應(yīng)的負(fù)荷量的上下限，n為區(qū)間個(gè)數(shù)，pmin為最低電價(jià)。

13、優(yōu)選的，步驟s2中，考慮區(qū)域儲(chǔ)能運(yùn)行與需求響應(yīng)策略相配合，剖析主動(dòng)配電網(wǎng)中的源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)供需平衡關(guān)系，構(gòu)建考慮負(fù)荷需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)多源與儲(chǔ)能協(xié)同互動(dòng)約束如下：

14、pj,ess+pj,wt+pj,pv+pj,grid-ploss＝pj,load-δqj?(4)

15、其中，pj,ess為儲(chǔ)能系統(tǒng)在j時(shí)刻的電功率，pj,wt和pj,pv分別為j時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電產(chǎn)生的電功率，pj,grid為j時(shí)刻主網(wǎng)供電功率，pj,load為j時(shí)刻負(fù)荷功率，ploss為電能輸送中的功率損失。

16、優(yōu)選的，步驟s3中，從上層需求側(cè)出發(fā)，以用戶不滿意度最小、削峰填谷率最大、節(jié)約的用電費(fèi)用以及需求響應(yīng)補(bǔ)貼之和最大，在制定的階梯式價(jià)格-需求響應(yīng)模型的基礎(chǔ)上對區(qū)域儲(chǔ)能進(jìn)行優(yōu)化，下層管理風(fēng)力、光伏、儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，以發(fā)電側(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行收益最大為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

17、優(yōu)選的，步驟s3中，構(gòu)建的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)如下：

18、

19、式中，ω1、ω2、ω3和ω4是針對不同量綱的用戶不滿意度與削峰填谷率的綜合評價(jià)權(quán)重值，ρj，dis為j時(shí)刻用戶不滿意度，τ為削峰填谷率，cele為參與需求響應(yīng)節(jié)約的電費(fèi)，csub為參與需求響應(yīng)負(fù)荷補(bǔ)貼收益；配電網(wǎng)運(yùn)行收益包括儲(chǔ)能系統(tǒng)低儲(chǔ)高發(fā)運(yùn)行收益ces，可再生能源消納運(yùn)行收益cren，低碳運(yùn)行損失clc。

20、優(yōu)選的，步驟s3的上層目標(biāo)函數(shù)中：

21、j時(shí)刻用戶不滿意度ρj,dis用以下公式表達(dá)：

22、

23、削峰填谷率τ用以下公式表達(dá)：

24、

25、參與需求響應(yīng)節(jié)約的用電費(fèi)用cele和參與需求響應(yīng)負(fù)荷補(bǔ)貼收益csub分別用以下公式表達(dá)：

26、cele＝pt·δqj?(8)

27、csub＝μsub·δqj?(9)

28、其中，μsub為需求響應(yīng)補(bǔ)貼系數(shù)。

29、優(yōu)選的，步驟s3的下層目標(biāo)函數(shù)中：

30、儲(chǔ)能低儲(chǔ)高發(fā)運(yùn)行收益ces用以下公式表達(dá)：

31、

32、其中，pj為實(shí)時(shí)電價(jià)，pd為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率，pc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電功率，ηd為放電效率，ηc為充電效率，t1和t2為充電時(shí)間，t3和t4為放電時(shí)間；

33、將配電網(wǎng)中分布式電源生產(chǎn)的電量用于評估可再生能源消納效益cren，計(jì)算公式如下：

34、

35、其中，pj,ren為j時(shí)刻可再生能源產(chǎn)生的電功率，pj,wt和pj,pv為j時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電產(chǎn)生的電功率，nwt、npv分別為接入的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的數(shù)量；

36、電力系統(tǒng)的低碳運(yùn)行損失clc表示為：

37、clc＝λ·ξgrid·pj,grid?(13)

38、其中，λ為參與碳排放的損失系數(shù)，ξgrid為主網(wǎng)發(fā)電碳排放系數(shù)。

39、優(yōu)選的，上層目標(biāo)函數(shù)約束為：

40、δqj,min≤δqj≤δqj,max?(14)

41、δpmin≤δpn≤δpmax?(15)

42、kmin≤kn≤kmax?(16)

43、其中，δqj,min和δqj,max分別為參與需求響應(yīng)的負(fù)荷量最小值和最大值，δpmin和δpmax分別為決策電價(jià)區(qū)間長度的最小值和最大值，kmin和kmax分別為負(fù)荷需求響應(yīng)系數(shù)的最小值和最大值。

44、優(yōu)選的，下層目標(biāo)函數(shù)約束：

45、eess,min≤eess,t≤eess,max?(17)

46、eess,t＝eess,t-1+δt·(pdηd-pcηc)?(18)

47、pc,min≤pc≤pc,max?(19)

48、pd,min≤pd≤pd,max?(20)

49、其中，eess,t為儲(chǔ)能裝置在t時(shí)刻的容量，eess,max和eess,min分別為儲(chǔ)能裝置的最大容量和最小容量，pc,max和pc,min分別為充電功率的最大值和最小值，pd,max和pd,min分別為放電功率的最大值和最小值；

50、pwt,min≤pj,wt≤pwt,max?(21)

51、ppv,min≤pj,pv≤ppv,max?(22)

52、pgrid,min≤pj,grid≤pgrid,max?(23)

53、其中，pwt,max和pwt,min為風(fēng)力發(fā)電在t時(shí)刻生產(chǎn)的最大功率和最小功率；ppv,max和ppv,min為光伏發(fā)電在t時(shí)刻生產(chǎn)的最大功率和最小功率，pgrid,max和pgrid,min分別為主網(wǎng)供電的最大功率和最小功率。

54、與傳統(tǒng)的價(jià)格型需求響應(yīng)機(jī)制相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

55、1)考慮實(shí)時(shí)電價(jià)對用戶需求響應(yīng)的影響，提高用戶對電力市場的參與度，增加了電力市場的靈活性和經(jīng)濟(jì)性；

56、2)不同需求響應(yīng)模型下，基于階梯式價(jià)格型需求響應(yīng)模型儲(chǔ)能響應(yīng)能力最強(qiáng)，對主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行收益以及削峰填谷率都有提升作用。