考虑动态电价差异的主动配电网HAWKER蓄电池储能系统优化运行嵌套双层方法

针对电力市场环境下电池储能体系呼应动态实时电价的问题，本文提出了一种考虑动态电价差异的嵌套双层次电池储能体系优化运转办法。自动配电网首先，考虑具有多维随机性的实时电价影响要素，选用自回归均匀时刻序列办法与最小二乘法选用多性向场景构建办法树立动态实时电价模型。随后，经过建模剖析读档参加需求呼应的行为，树立了考虑动态电价差异的嵌套双层优化运转模型。内层担任自动配电网的削峰填谷率优化，外层在满意内层优化的前提下完成自动配电网运转效益最大化。经过嵌套迭代计算取得双层优化成果。终究，在自动配电网体系上验证了所提办法的有效性。网络体系由IEEE14节点组成。成果表明，根据误差扰动的动态实时电价下，储能具有最强的呼应能力。该自动配电网完成了最高运转效益与最优削峰填谷率，别离提高至185.92美元和0.912，对应37.78%和59.72%的增幅。

导言

随着全球范围内可再生能源分布式发电技能的快速发展，尤其是风电与光伏的动摇性、随机性和不行猜测性，对电力体系的稳定运转与控制提出了巨大挑战[1,2]。自动配电网电池储能体系可统一整合分布式可再生能源，然后避免分布式电源直接并网带来的各种危害，并提高体系可靠性[3,4]。
实时电价作为电网需求呼应的一种办法[5]，相较于传统定价形式[6]，在电力市场中具有更强的敏感性与灵活性。其可以有效调控需求侧用电行为，优化资源装备，同时提高用户用电功率与电网稳定性[7,8]。文献[9]经过将全天总用电本钱按照各时刻负荷占全天总负荷的比例进行分配，提出了一种根据电力负荷动摇与电价动摇的实时电价模型。然而，该模型疏忽了读档与电价之间的非线性联系。文献[10]选用自回归条件异方差（ARCH）模型对电价的动摇性进行了数学描绘。文献[11]树立了分时电价决议计划模型，但用户无法完成用电量的精细化办理。在此基础上，文献[12]将日读档划分为峰、平、谷三类，并提出根据峰、平、谷从属度的实时电价模型。然而，尚未经过进一步建模确认从属度取值范围。文献[13]提出了一种考虑供电本钱的实时电价模型，但疏忽了可再生能源发电对供电本钱的影响。由于缺乏对实时电价影响要素的多样性与随机性剖析，导致建模精度不足，亟需选用准确办法描绘动态实时电价特征。
针对实时电价下电池储能体系的优化运转问题，文献[14]提出了电力市场环境下针对不同储能体系运转策略的配电网柔性资源双层优化装备模型，该模型别离经过最小化归纳本钱与运转本钱来完成储能体系的优化装备。文献[15]构建了根据风电/火电/储能体系联合调度的双层正则化模型。联合发电体系中储能体系的运转经过控制策略来维持储能体系荷电状态(SOC)的合理性。文献[16]提出选用遗传算法求解该双层模型的办法，该办法考虑了储能体系装备与运转间的相互作用并据此进行优化。文献[17]构建了分布式能源与储能体系归纳规划的双层模型，上层以投资本钱、网损及电压误差最小化为Objective，基层以日运转收益最大化为Objective。文献[18]提出多微网维护的双层动态模型，统筹长周期与短周期下的日运转工况规划，在满意技能经济束缚的同时提高微电网可靠性。在这些研究中，传统储能运转的双层优化一般选用单层决议计划变量和单层方针函数，并经过迭代办法求解。即先求解上层问题，再将成果作为束缚条件或方针函数求解基层问题，该过程不触及另一个优化问题。这种形式限制了模型的表达能力，未能充分考虑更杂乱的决议计划联系与方针函数之间的相互作用。因此，有必要树立考虑双层方针函数相关性的电池储能体系嵌套双层优化运转模型，经过多层次迭代优化别离求解决议计划向量，完成整体方针的联合优化并达到大局最优。
根据上述考量，本文提出一种考虑动态电价差异的自动配电网电池储能体系嵌套双层优化运转办法。归纳考虑实时电价、温湿度、峰谷平时段用电等多维用户用电需求影响要素，选用自回归积分滑动均匀（ARIMA）时刻序列模型与最小二乘法，构建多场景动态实时电价模型。首先，经过对负荷参加需求呼应的建模剖析，树立了一个考虑储能体系优化运转中动态电价差异的嵌套双层模型。该模型经过束缚电池储能的充放电容量及功率，在内部层面对自动配电网的削峰填谷率进行办理。在满意内层优化的基础上，外层模型担任办理自动配电网的运转效益，包含储能体系在低储高发形式下的运营收益、减载丢失以及可再生能源消纳效益。经过嵌套迭代计算取得双层优化成果，然后可靠地剖析储能体系对动态实时电价的呼应特性。终究，经过相关案例研究验证了所提出的嵌套双层次办法在电池储能体系优化运转中的有效性。