中国电力 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (1): 174-184.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202310048
张旭(
), 王淳(
), 胡奕涛, 陈锐凯, 刘昆, 郭志东, 钟俊勋
收稿日期:2023-10-18
录用日期:2024-01-16
发布日期:2025-01-23
出版日期:2025-01-28
作者简介:张旭(1998—),男,硕士研究生,从事电力系统优化控制与运行研究,E-mail:763038579@qq.com基金资助:
Xu ZHANG(
), Chun WANG(
), Yitao HU, Ruikai CHEN, Kun LIU, Zhidong GUO, Junxun ZHONG
Received:2023-10-18
Accepted:2024-01-16
Online:2025-01-23
Published:2025-01-28
Supported by:摘要:
针对农村配电变压器短时过载、长期轻载运行的问题,提出了一种基于经济效益评价的配变侧储能配置和调度双层优化方法。上层模型以系统经济效益最优为目标,决策储能系统的额定功率和额定容量,采用莱维飞行粒子群算法求解;下层模型嵌入储能寿命消耗的简化计算模型,以配变低压侧有功波动最小,储能寿命削减最小以及调度经济效益最优为目标,决策储能系统调度策略,采用商业求解器Gurobi求解。在构建配变侧储能系统经济效益评价模型时,计及电池寿命消耗以及配变动态负载率对经济效益的影响,搭建了基于等效全循环次数折算的磷酸铁锂储能系统投资成本模型以及考虑动态负载率对故障发生概率影响的配变故障风险收益模型。算例结果表明,该方法在确保配电网安全运行下能够提高配变侧接入储能系统的经济性。
张旭, 王淳, 胡奕涛, 陈锐凯, 刘昆, 郭志东, 钟俊勋. 面向短时过载及长期轻载的配变侧储能配置与调度双层优化[J]. 中国电力, 2025, 58(1): 174-184.
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| 参数名称 | 参数设置 | |
| 电池单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | ||
| 电池单位功率成本/(元·kW–1) | 100 | |
| 电池运维成本比例/% | 8 | |
| 电池土建成本比例/% | 3 | |
| 电池退役处置残值比例/% | 6 | |
| 电池效率/% | 88 | |
| 0.15, 0.90 | ||
| 电池最大寿命年限/年 | 10 |
表 1 BESS参数设置
Table 1 BESS parameter settings
| 参数名称 | 参数设置 | |
| 电池单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | ||
| 电池单位功率成本/(元·kW–1) | 100 | |
| 电池运维成本比例/% | 8 | |
| 电池土建成本比例/% | 3 | |
| 电池退役处置残值比例/% | 6 | |
| 电池效率/% | 88 | |
| 0.15, 0.90 | ||
| 电池最大寿命年限/年 | 10 |
| 参数名称 | 参数设置 | |
| DT的单位造价/(元·kW–1) | ||
| DT的固定资产折旧率/% | 3 | |
| DT的有功短路损耗/ kW | 69.30 | |
| DT的无功短路损耗/(kV·A) | ||
| DT的无功经济当量/( kW·(kV·A)–1) | 0.05 | |
| 三相不平衡DT损耗增加率/% | 1.05 | |
| DT的故障发生概率/% | 0.50 | |
| DT的故障风险价格/(元·(kV·A)–1) | 100 |
表 2 DT参数设置
Table 2 DT parameter settings
| 参数名称 | 参数设置 | |
| DT的单位造价/(元·kW–1) | ||
| DT的固定资产折旧率/% | 3 | |
| DT的有功短路损耗/ kW | 69.30 | |
| DT的无功短路损耗/(kV·A) | ||
| DT的无功经济当量/( kW·(kV·A)–1) | 0.05 | |
| 三相不平衡DT损耗增加率/% | 1.05 | |
| DT的故障发生概率/% | 0.50 | |
| DT的故障风险价格/(元·(kV·A)–1) | 100 |
| 参数名称 | 参数设置 | |
| 上层优化迭代次数 | 100 | |
| 上层优化粒子个数 | 20 | |
| 上层Levy飞行粒子个数 | 5 | |
| Levy步长控制量 | 1.00 |
表 3 上层优化模型参数设置
Table 3 Parameter setting of upper optimization model
| 参数名称 | 参数设置 | |
| 上层优化迭代次数 | 100 | |
| 上层优化粒子个数 | 20 | |
| 上层Levy飞行粒子个数 | 5 | |
| Levy步长控制量 | 1.00 |
| 项目名称 | 经济效益评价 | |
| BESS投资成本/万元 | 263.42 | |
| BESS运维成本/万元 | 21.07 | |
| BESS退役处置收益/万元 | 15.81 | |
| 减少DT扩建收益/万元 | 3.67 | |
| 降低购电费用收益/万元 | 243.34 | |
| 降低DT运行损耗收益/万元 | 4.64 | |
| 降低DT故障风险收益/万元 | 474.23 | |
| 调度经济效益/万元 | 722.21 | |
| 系统经济效益/万元 | 457.19 | |
| 降低DT有功波动均值比例/% | 20.59 | |
| BESS寿命损失/% | 10.00 |
表 4 系统经济效益评价
Table 4 System Economic Benefit Evaluation
| 项目名称 | 经济效益评价 | |
| BESS投资成本/万元 | 263.42 | |
| BESS运维成本/万元 | 21.07 | |
| BESS退役处置收益/万元 | 15.81 | |
| 减少DT扩建收益/万元 | 3.67 | |
| 降低购电费用收益/万元 | 243.34 | |
| 降低DT运行损耗收益/万元 | 4.64 | |
| 降低DT故障风险收益/万元 | 474.23 | |
| 调度经济效益/万元 | 722.21 | |
| 系统经济效益/万元 | 457.19 | |
| 降低DT有功波动均值比例/% | 20.59 | |
| BESS寿命损失/% | 10.00 |
| 电池种类 | 系统经济效益/万元 | 年均寿命消耗/% | ||||||
| 场景1 | 场景2 | 场景1 | 场景2 | |||||
| 磷酸铁锂电池 | 428.98 | 472.47 | 13.57 | 10.00 | ||||
| 三元锂电池 | 115.89 | 230.75 | 22.22 | 15.56 | ||||
| 铅碳电池 | 330.46 | 442.76 | 21.01 | 12.05 | ||||
| 全钒液流电池 | 279.16 | 337.74 | 5.61 | 2.94 | ||||
表 5 不同电化学储能在2种场景下的实验结果对比
Table 5 Comparison of experimental results of different electrochemical energy storage in two scenarios
| 电池种类 | 系统经济效益/万元 | 年均寿命消耗/% | ||||||
| 场景1 | 场景2 | 场景1 | 场景2 | |||||
| 磷酸铁锂电池 | 428.98 | 472.47 | 13.57 | 10.00 | ||||
| 三元锂电池 | 115.89 | 230.75 | 22.22 | 15.56 | ||||
| 铅碳电池 | 330.46 | 442.76 | 21.01 | 12.05 | ||||
| 全钒液流电池 | 279.16 | 337.74 | 5.61 | 2.94 | ||||
| 算法名称 | 系统经济 效益/万元 | 收敛代数/代 | 收敛时间/103s | |||||||||
| M | Std | M | Std | M | Std | |||||||
| 传统粒子群算法 | 441.19 | 1.21 | 48.00 | 4.15 | 19.49 | 1.76 | ||||||
| LPSO算法 | 457.19 | 0.00 | 35.00 | 2.00 | 14.02 | 0.81 | ||||||
表 6 上层优化模型算法优化效果对比
Table 6 Comparison of optimization effects of upper optimization model algorithms
| 算法名称 | 系统经济 效益/万元 | 收敛代数/代 | 收敛时间/103s | |||||||||
| M | Std | M | Std | M | Std | |||||||
| 传统粒子群算法 | 441.19 | 1.21 | 48.00 | 4.15 | 19.49 | 1.76 | ||||||
| LPSO算法 | 457.19 | 0.00 | 35.00 | 2.00 | 14.02 | 0.81 | ||||||
| 工况 | 系统经济效益/万元 | 年均寿命消耗/% | ||
| 不考虑负荷波动 | 457.19 | 10.00 | ||
| 考虑负荷波动 | 454.22 | 10.00 |
表 7 DT侧储能各项经济效益评价对比
Table 7 Comparison of economic benefit evaluation of energy storage on distribution transformer side
| 工况 | 系统经济效益/万元 | 年均寿命消耗/% | ||
| 不考虑负荷波动 | 457.19 | 10.00 | ||
| 考虑负荷波动 | 454.22 | 10.00 |
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