综合收益最大的配电网能量系统蓄电池充放电策略

应 用 研究

　综

收益合大的最　配电 网量能统系蓄池充放电策电　

略 姜 复亮　李 卫　 国 于伟’ 东黄 晶 孟’庆 平　

１（． 国网吉林省电 有力公司吉限供林公 电 司吉 林 ３１２ ０ １１ ； ２． 东北力电大电气工学学程院 林吉 １ ３２ ０ １ ） ２　摘

： 伴 要随着 国外内对蓄电池的研 究越 来 深入， 蓄 越池在 电配电网 的应中用 也 来越越多， 但 是不在 同电的等压 级配的 电中，网蓄 电池 的管理略要策　 解 决的 题 问 不同 、 侧 重点 同。不本文 旨在 对应用 在配 电 网中 蓄的电池 立建 一数 个学模 型 。 蓄电以 池在 用配电网中的 经济性 以及表 征荷 负波 动 的　 方差为目标 数 函， 合蓄 电池 充结 放电电的 量约，束充放 电功率约束 等刑用 粒子 算群法 来研 蓄究电池的充放 电略 策 这个数 。学模 型有两 个 标目函数 ，所 以 可　 根 以据侧 重 点不的 同调来 整蓄电 的 能池管 理策量 。略 过通本文 的计算 对 于， 同不使的用 环 得 境到 不的管 同策略理。 　 关键 ： 蓄词电池能 管理 粒量群 子法算 电池蓄 值价评 　估中图分

类号：Ｔ Ｍ ９　 １　 ２ 　 献文标识 ： Ａ码 　文 章编号 ： １ ０ 　０ ７ ． ９４ 　１ 　６ （ ２ ０　 １ 　 ４ ） ０ — ０ ０ ７４ ８ ． ２０ 　

现

在的社会经济速快展发， 给电 公司也提力出 了高 更要的也　 就求传统是 的线扩路容 ，但 配 是网容 的成本很高扩， 该 成不本包仅括　还将包括

建土 征地，附等加成 ，本 　带来了很多 问的 题，譬 如 供紧电张 ，解决要个这题传统问扩容方　 线的路变电及站新增设的备的本 ， 成同时，线路 廊 的走况状以及路线际距实离的长度都 大地影响很着改　法 程量 大而工且经济有性待究， 而现在研技 术日成臻熟的蓄 池电给

　我

们提 供一条新的解了决方 。 建法一个立能化的智 配网 电 ，不 同　 造 在工 程的成总本 。而蓄 电池 储项能目占地 面 积小 ，不需 要 刀阔大斧 电　压级的等配 电网的中 蓄池组所解电的问决题是不的同 。在高配压 　的行改造 进。这样 我，就们可以延 配 电网的升级，缓这就是 个一间　 电网中接， 电蓄组池要侧重负于荷的波动 ，小 负荷 曲线越让平滑越好； 　 的价脚值。设 　Ｅ为 蓄池延电配缓电 网级所升产的生效益 　。中

配 压电网主要接纳是些分一式布 电源，所以中压配 电中网的蓄电 　池要的作用主就是证保分 式布电接入点源电压 稳的定性 ； 在压配　低电网 ，中 蓄 电侧重池经济于。性这 样 不同在 电的 等压 级 ，蓄 电池有　组

Ｃ

ｅ １（一 　

其中 　一

扩建所 的投需资 ，Ｐ 年利率 ； 一ｔ 一 延时缓。 　间

１

． １． ２ 低降 网损成 本 不　同的 分工， 整个配在电网中 达到好的效果最 　 蓄 。池电 储能质实就在谷荷时是充 ， 在电峰荷放 时电 ，此来以　使在 电网配安中蓄 电池后 ，装 何如制蓄控 池电充的 电放， 怎对样 　负荷曲线 得变滑 。平在 谷 荷蓄时 电相池 于当个一负载 ， 这样就会使 　 蓄池电进 合理 行的能量管 理 这，蓄 是池电储能关键的 题 问 。在在现 　峰荷时 在于蓄由 电提池供一部分的 电，能 所减以 国内对　于蓄电 的能量管理方法池 要有三主个： 一 第 如文献， 一、二所 　电网的 损增耗 加

；

减 电网下的损耗 由。于网 损是 和流电的平成方 　述，设 容置值量转换控制， 当容量到设定达值时，则 信发改变号 电充　下 主 线干 路电的流 ， 正比，通过分 析得出： 在一定 的蓄 池容电范量 内围 减，小 网损要明　的电流 的大小 ，既通 过蓄电 池剩 电余的测量来作量对蓄为电 充池放 电 　控的制依 。据 二第 设定，充电电或电压转流控制换点 ，当实际电 流　或 的大于显增的网损加。 而 且低在谷 段时 的价电小要高于时段 的峰电 所 以说　蓄 池储能在降低电网 损本方面能够成来一带定的效［益 】 。３ 电压　 到设达值时， 进行充放定 电转换 。 第三 ， 还有 最常也见最是 单简　 ， 的价能 量管理策略就预先设是好蓄 置池电各阶段的充电时间 ， 有Ｃ Ｐ 　Ｕ设 Ｅ 　为降网低成损本带 的来效 益。 　 制转换时控刻 。时间制 控较比 简 单 ，能不时实跟蓄 电踪池状的变态　 ２４ 　 ｅＲ ｉ 　． Ｌ ｆ ｉ ＿ ＋ ２ 　 一Ｑ （　一 　。 一 （Ｏ ｉ 一△０ ３ 　 ］　 化， 是很粗 ； 电略流或 电压 制，控由 于并能准不确反映电池容量的　

＝ 变　

化， 并且

由于极 化电 压存在 ，的 使得控制方本法就身在存大很的　 差误，容 量监方测控法制电路较 复杂， 是有较高但的确 精度 。了便于　

△为 　 　 一 　一＝； Ａ Ｑｉ ＝ ｇ　— Ｑ 　 ；

　 中其 一 ｎ蓄电 池年投运次组 数；Ｒ一 上 级一 电变到站 蓄电池置装　

究 ， 本研文采用 间控制时， 要从经主济性以及使 荷负波动小变个两 安装处　的 效等电阻 Ｖ一；储能置接装入点 的电 压 ，ｅ ｉ一 第ｉ 段时 的电　 方面 考虑来实来蓄现 电组的充池放电 最佳置 。 　配价； 　、 Ｑｊ 一第ｉ 时 负段 荷的 功有功率无和功率功 ； 　、 　 一一 蓄池电

　

１ 目 函数标的 创 建　本文的

目 函数标 包括个 ： 第一两是蓄电 组池的净年收益 ； 第二 个 是　示 表荷 负波动的

方差 。

　

组第ｉ 时的段 放功电率和 充功率 电 ；　 、Ｑ 『 一蓄 池电组第ｉ时段 提　

的供功无率和功吸收无的功率功。 　 １ ． １ ３低．高发套利　

１储 １ 蓄．池组的年电收益　

净在配电网端 装安电蓄池 组产生会直接的经效益济或接的间经　

低

储高就发是在用电 谷时低 段， 电价比 较低， 这在时 段间 蓄　

电对池进行充 电 在；用电 高 时峰 ， 电段 比价较 ， 蓄 高电池放 。电 过这通　 样来现套利　实 设。 　Ｅ为低储 高 带发的来效 。益　

兰

　效益。济本 文要主涵盖三方个 面： （１ 延）缓电网配升级 。 （２） 减 小网电损　耗，

低降 损成本 。 （网３ ） 蓄池电低高 发套利 储 。　

１． ． １ 延 １缓 配电 网升级　

Ｅ 队＝ Ｅ

　（ 　一　 一 ）

　ｉ ＝ｌ 　

当某

个 区地的配 网的电路出线现过载时 以前采用 ，解的决略策　收

稿 期日： ２ ０ ４１— ０６ —１ ４ 　

其ｎ 一 蓄 电中组年投池运 次 数；　 、 　 一 ～ 蓄电池组 第 时ｉ段 充的　

者作介简 ：复姜（ 亮１ ９ ２７－ ，）男， 林永 吉吉，人 学大科，本工程 ，师电力 系 统及其 动自化 、国网吉供林电 司公 　

。

Ｉ 数字 技 　术

　；

应 用

研 究　

电

功 率 和放 电功 率 　。间鸟 觅群行为转化食 而来的。它模拟 鸟在群行飞程过中个 体根 据自 　 １ ． １ ．投４成本资　 身的经 验和同 的伴经调整 验身自的行来飞发现物或栖息食地， 从 而 　投资本主要包成储能括备成设 本、电 转换设备成能本以及 年　 每达最快或到者省力的最 的目 Ｐ。Ｓ Ｏ 算 将其法广推Ｎ到维空 间 ，单将个　的维修费 用 。　

设　

为设备成。 本 ，　 年为 修维本 。 成　

Ｃ 。 ａ口

　

＝

的鸟为“称 子” 粒“ 个或”体， 每个粒 均代子优表化问 的题一候个选 ，解 　

它可以 遍历整个粒子空间来发 现局全的优解最 　。

ｐ

２ ｋ 木ｐ Ｐ ＋Ｘ　ｋ　 Ⅵ　 ；　

ｗ

粒 群子算不法仅对针可在解行空间行进设置， 同也时对法算 的　 速 空 间也度进行随即 设的置 。常通 对定给的一个搜 空间 索， 为设 　ｄ

。Ｃ 　： ｃ。 术　Ｐ ａｍ ｘ｝

，

　其 　中 ， 　 储一能备设成 、 本电能 转换备设本成的 年旧折率； 　 维 ，　用 ＝； ［ ｘｉ 　 ，ｘｉ ： ， ． ． ． ， Ｘ ｉ 】表 示 ｄ空 间中 第ｉ 个 粒 的 子位置 用　 ｋ ，ｗ 一电能换转备设备设和储设能备的位造单价； ｃｏ　 一位容量单　 ｖ［ｌ 　 ，　 ，． ． ． ｖ， 　］表示为空 间中ｉ 第个子粒的速度。在 算法迭的代过　＝

中，程记 下了录粒

子在迭代程过 中ｔ在 时刻个各粒子经所的最好最过　这 样建 创 的标目数函为 Ｅ 　：＝ ＥＤ ＥＦ ＋ Ｎ Ｌ 　十层 ＰＥ Ａ Ｃ 　— 一Ｃ　 佳 位的置（ 为记 　。 。 　） ，　＝ ［ 　ＰＰｆ ２ ’ … Ｐ， 　 ］ 及群以在体其过 中程　所 １． 负２荷波 动方 差 表　现 出的来最位置佳 记为（ｇ ｂｅ ｓｔ ） ，各对粒个的速度子位和置行 不　进负 在荷 同不的间时段 不是同 ， 存的负荷高峰在低和 ，谷 而且高　 断的更 新 更，公 新式 如下 　： 峰低谷和差相很大。 这就样 发给电输 电和来带了多很便 不 当，然　负Ｖ ｉｉ（ ｆ ＋１ ）＝ 　 ，ｊ （ｆ ） ＋ｃ１ 　 　． ，［ Ｘ ｉ一， ｊ （ ｆ ］ ＋Ｃ）２ ｒ ２ ［　 ， 一Ｘｉｊ （ ）ｆ］ ； 　荷 波动越小好越， 所我们以 就立建征负表波荷动 的差作方为目标 　函薯 ，　（ ｆ ＋ ） １ｘ＝ ，ｉ ）　 　＋ ，』 ＋Ｏ１） ；　 数。

，

　

，的

运行年护成维 本。　

，

１　

　

Ｎ１

　Ｎ　

　２

目 标函数的建立如下： Ｄ　

［（ 　 一△ ）　一 　

］ 　

一

Ｃ

一Ｏ 表示子的粒惯性 权子 因； ｃ 　 ， ２Ｃ一 表示粒 子的加常速数， ， 　　 示表组一随机 数， 且并随其机　，数 　 为匀分均在０布 １ 到之间常　 更新完每粒子个的度和位速置后， 种对 群中个粒子每的前当的

数　， 来用 节调变的一量参组数 。

　２

约条件束的刨建　

０　 ∑（ 一 　　 　

）（∑　 一　一 ） ＝ ０

　０ 　一 　

２（ — １） 　

（ ２ — ２ 　）

（２ — ３）　

目标解

其 与　中Ｒ的 目值进标比行较 如果当。前的 目值更标，优 则用 　子的粒当 位前置和 目值更新标其　。 较比群种粒中的子当前所有　 　 的。。 　 和 ｇ ｂ ｓ ｔ 的ｅ目标值 ，若有　 。　 性的能于ｇ 优 ｂ ｅ ｔｓ 则，新ｇ 更 ｂ ｓ ｔ ｅ．通　 过不断的更新代迭， 迭代次数很当时多， 结就果会 很接近最解［优１ 】 。

　

≤ ０　≤Ｐ 蚰　（ 　 一 　一 ） （　１ 一 ）　　

（ ２ 一－ ）４　 ４ 结语　（ ２ － ５ 　） 蓄 以电组池年的收净以及负益波动 荷差为方目 标数 函，并根据

　式（ －１２） 和（ ２ －２ ）为充 电放量 约束电｛其 中叩为 充 放效电 。率式 蓄　池充电 电的放电 量、 功率 等束约件 。条对 于每应 个标函数可目　 得虑考在到 同不电 压等配级 电 网中电　 蓄 ２ － （ ３ ）和 （２ ４ ）＿ 为正充放常 应电足储能满置充装 放电功率束 ，约 式 ２（ —５ ） 　 不同的蓄到电池 放 电策略， 的约充束Ｂ为 ＥＳ Ｓ削 峰填

谷后母上的线 时段各 的功不率超过最负荷　大池的侧重 不同点 ，设 置个权两重系数 ，对 上得面的两个到制策略控　 们我 　 值削峰系与 数乘的 积 。 中其　为蓄 池储电能装置的定额功率和负　荷乘以 相应地权系重数后求然得 到最后和 电池组的控蓄策略。 可制灵以的对活两 个目标函数重权行调进 ， 相整 应的得蓄 到池电的组 　峰值功 的率比值

３　结合函罚与数粒群算法对子 标函数极目值大 的解求

３　． １罚 数 函法

控　制 略策。　 参 考 文献　［ １ ］ 张凤利．粒 群优子算法及其应用［化Ｄ ］ 重．：庆 重 大庆， ２学 ０ 　１ ： ２３ —

　 　１７ ． 　

罚函法是数一解般束约优化 问题的最一方个法 。 该法的本思　基想是根 约 束据特点（的等 式不或等 式 构）某种造 “罚惩 ”数 ，函然 把　 后加它 到目标数中去函， 使 约束得问 题的求解转化 为系一列约束无问 　题求解

。 主 要有两形种式： 一 叫外惩种函数罚法或Ｓ ＵＴＭ￣ ｂ点 法； 　

另

一［

］ 夏翔２ 雷，金，勇 甘德 ．强储能装 置延缓配 电网级升 探的［ 讨 ０ ． ］力电科　 学与技学术报，２ ００ ９ ２，４ （ ３ ） ： ２ — ４ ．　 ３［ ］颜 志． 智能 电网敏 蓄电中储能池的价评估值究研［Ｄ ］ 上海．：上海交 　

通大 学， ２ ０１　 ２ ： １ — ３ ．７

种　叫 惩 罚内函 数法 或 Ｓ ＵＭＴ 点内 法。 本 文 采用外 惩罚 函数 法。　

ａ ｉｒ ｎ　 ｆ （ ｘ 　）

Ｓ． ｔ． ｇ Ｊ ｘ（ 　） ０，ｉ＝ｌ …ｍ， ；　

ｈ 　） ＝０， ｊ ，ｌ＝ ， Ｐ …Ｉ　

令 Ｆ （ ｘ ｒ＇ （ ｋ） ）＋ 　嘻 一刊｛０ ， 　‘＋ 　㈤ 『 　 】　

中其， ，（　 ） 罚为因 子 它是，一递减个正无穷的序列 ，其作用 是　当１

　，

．㈣减小　

增大而时，迫使搜索 点从 被违反等式约的边束界外的　

部 向

边 界移动 内，靠近 等约束边界式 。　

３

． ２子粒算群法　

子粒 算法是演化群优算法 化一种的 ，最初 过通图形化模 拟维 　

空