城市电网智能化之计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化-第2页-北极星储能网

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3.2 内层优化模型

3.2.1 目标函数

内层优化模型为在外层模型给定的储能额定容量和额定功率基础上,考虑各种运行约束并计入储能寿命的损耗,对含储能的微电网运行优化,优化目标为：微电网运行费用最低,同时需保证储能使用寿命尽量长,其中储能等效寿命的计算如式(1)-(3),由此,内层优化模型对应的目标可表示为

式中：${{T}_{a}}$为年运行总时段数,本文取为8760;${{N}_{D}}$为微电网中分布式电源总个数;UtiUit为第$i$个分布式电源在$t$时段的运行状态;为1表示开机,为0表示关机;PGi,tPGi,t为第$i$个分布式电源在$t$时段的出力;f(PGi,t)f(PGi,t)对应于第$i$个分布式电源的燃耗成本函数;kom,ikom,i为第$i$个分布式电源的运行维护系数;Cgrid,tCgrid,t为$t$时段微电网向外电网购电的费用或售电的收益。$\lambda$定义为储能寿命权重因子,具体取值应权衡储能使用寿命及系统运行经济性等指标因素综合而定。

3.2.2 约束条件

内层优化模型需满足的约束条件有：

1）功率平衡约束

式中：Pdis,tPdis,t和Pch,tPch,t分别为$t$时段储能的放电和充电功率;Pgrid,tPgrid,t为微电网与大电网在$t$时段的联络线交换功率;UtdisUdist和UtchUcht分别为$t$时段储能的放电和充电状态,为1是表示是,为0表示非;PD,tPD,t为$t$时段的系统负荷功率需求。

2）联络线传输功率容量限制

式中：PmingridPgridmin和PmaxgridPgridmax分别为微电网与配电网之间按照合同允许传输的最小和最大功率。

3）由于可再生能源发电的随机性,其预测功率存在误差,需要系统提供一定的备用容量

式中：PmaxGiPGimax为第$i$个可调度分布式电源的最大输出功率,RtRt为系统备用率。

4）可调度分布式电源出力功率上下限约束

式中：PminGiPGimin为第$i$个可调度分布式电源的最小输出功率。

5）可调度分布式电源出力功率爬坡约束

式中：RURU和RDRD分别为可调度分布式电源每小时的上下爬坡率限幅值;ΔtΔt为2次调度之间的时间间隔,取为1h。

6）储能运行约束

储能在$t$时段的荷电状态(SOC)SOC与$t-1$时段的荷电状态(SOC),$[t-1,t]$时段储能的充放电量以及每小时的电量衰减量有关。

储能充电时,$t$时段的荷电状态(SOC)可表示为

储能放电时,$t$时段的SOC可表示为

式中：σσ为储能的自放电率;ηcηc和ηdηd分别为储能的充电及放电效率。

为避免储能过充和过放对其寿命造成的伤害,应严格控制其SOC范围,如式(15)所示

式中：$S_{OC}^{\max}$和$S_{OC}^{\min}$分别为蓄电池SOC的上、下限值。

储能充放电功率受其最大允许充放电电流的限制而存在上下限,如式(16)所示

式中：PmaxchPchmax和PmaxdisPdismax分别为储能充电和放电功率的上限值。

原标题：计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化

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