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考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置

   2023-10-18 電力建設(shè)32340
核心提示:提出了一種考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置模型

摘要

居民用戶配置共享儲能可以降低儲能的配置成本,提高儲能帶來的套利收益。針對目前居民用戶共享儲能配置存在的容量冗余問題,提出一種考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置方法。首先,以全體居民用戶在共享儲能全壽命周期內(nèi)的凈收益最大為目標(biāo)構(gòu)建共享儲能優(yōu)化配置模型,獲取居民用戶的充/放電策略;其次,運用統(tǒng)計學(xué)原理,對該充/放電策略進(jìn)行分析,計算居民用戶同時充/放電的概率;再次,引入削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置結(jié)果進(jìn)行修正,通過對居民用戶的同時充/放電概率進(jìn)行約束,以計及運行風(fēng)險成本的共享儲能配置成本最小為目標(biāo)確定最優(yōu)的削減比例系數(shù);最后,通過算例進(jìn)行驗證,結(jié)果表明,所提的共享儲能可在傳統(tǒng)共享儲能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮減儲能配置規(guī)模,減少共享儲能的配置成本。

01 研究背景

為了實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),亟需加快構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng),然而新能源出力的隨機(jī)性、波動性給電力系統(tǒng)運行帶來了新挑戰(zhàn)。儲能因其靈活的功率調(diào)節(jié)能力在保障電力系統(tǒng)安全運行方面具有獨特優(yōu)勢。目前,儲能廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),其中用戶側(cè)儲能大多應(yīng)用于工業(yè)用戶和商業(yè)用戶。隨著儲能多應(yīng)用場景和多技術(shù)路線的規(guī)模化發(fā)展,居民用戶儲能受到了廣泛關(guān)注。對于居民用戶儲能而言,其投資成本較高、使用壽命周期有限等問題成為限制其大規(guī)模發(fā)展的主要因素。因此,對于居民用戶的儲能規(guī)劃而言,如何實現(xiàn)儲能的優(yōu)化配置成為研究重點。

針對居民用戶儲能優(yōu)化配置問題,大多文獻(xiàn)為居民用戶獨立配置儲能,由于居民用戶所需儲能的容量較小,單用戶單儲能的配置和運行模式將導(dǎo)致居民用戶所需儲能容量定制難、儲能容量閑置和儲能投資經(jīng)濟(jì)效益不理想等問題。共享儲能可通過一個公共儲能為多個居民用戶提供服務(wù),從而可以實現(xiàn)儲能的大規(guī)模配置,解決居民用戶儲能容量定制難的問題,并且可以充分利用大規(guī)模儲能帶來成本低廉的好處,以及居民用戶之間充/放電策略的互補(bǔ)性,減少儲能配置規(guī)模和容量閑置,提高居民用戶儲能配置的經(jīng)濟(jì)收益。

目前,對居民用戶共享儲能的研究尚處于起步階段,相關(guān)文獻(xiàn)聚焦于優(yōu)化共享儲能的運行策略,但未對共享儲能的容量配置進(jìn)行研究。然而,只有對共享儲能的容量配置和運行策略同步進(jìn)行研究才能進(jìn)一步推動居民用戶側(cè)共享儲能的發(fā)展。相關(guān)文獻(xiàn)在進(jìn)行居民用戶共享儲能優(yōu)化配置研究時,未考慮居民用戶用電行為的變化對共享儲能優(yōu)化配置結(jié)果的影響。實際上,居民負(fù)荷具有一定波動性,低谷及尖峰電價時段負(fù)荷量的大小,將強(qiáng)烈影響居民用戶充/放電功率的大小,進(jìn)而造成共享儲能容量的冗余。因此,從居民用戶負(fù)荷行為中,分析并獲取居民用戶的充/放電概率,并在此基礎(chǔ)上,考慮容量削減建立共享儲能優(yōu)化配置模型具有研究意義。

02 研究思路

本文選取具有不同居民用戶類型的某一樓棟為研究對象,以居民用戶負(fù)荷為基礎(chǔ),分析并獲取居民用戶的充/放電概率,并以此為基礎(chǔ),建立考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置模型。首先,以在共享儲能全壽命周期內(nèi)全體居民用戶凈收益最大為目標(biāo),對共享儲能進(jìn)行優(yōu)化配置,獲取共享儲能初步配置結(jié)果以及居民用戶的充/放電策略;其次,運用統(tǒng)計學(xué)原理,對該充/放電策略進(jìn)行分析,計算居民用戶同時充/放電概率;再次,引入削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置結(jié)果進(jìn)行修正,通過對居民用戶同時充/放電概率進(jìn)行約束,以計及運行風(fēng)險成本的共享儲能配置成本最小為目標(biāo),獲取考慮容量削減的共享儲能最優(yōu)配置結(jié)果;最后,通過對比居民用戶獨立配置儲能、配置共享儲能和配置考慮容量削減的共享儲能三種場景,驗證模型的有效性。

圖1 居民用戶共享儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

03 結(jié)論

針對居民用戶共享儲能配置存在容量冗余的問題,提出了一種考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置模型。首先,建立了在共享儲能全壽命周期內(nèi)全體居民用戶凈收益最大為目標(biāo)的共享儲能優(yōu)化配置模型,獲取了各居民用戶的充/放電策略。其次,運用了統(tǒng)計學(xué)原理對居民用戶充/放電策略進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)居民用戶同時充/放電概率較低,共享儲能存在容量削減的空間。再次,引入了削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置的結(jié)果進(jìn)行了修正,以計及運行風(fēng)險成本的共享儲能配置成本最小為目標(biāo)獲取了最優(yōu)的削減比例。最后,通過算例仿真表明:

1)相比于居民用戶獨立配置儲能,共享儲能可以在一定程度上減小儲能的配置規(guī)模,減少儲能的容量冗余,而考慮容量削減的共享儲能則可以進(jìn)一步減少儲能容量冗余,降低儲能配置成本,提高儲能配置的收益,縮短儲能投資回報年限。

2)在不同居民用戶同時充/放電概率閾值下,存在最優(yōu)削減比例系數(shù)使共享儲能的配置成本最小。當(dāng)削減比例大于最優(yōu)比例時,系統(tǒng)的風(fēng)險成本較小,減少的配置成本能完全覆蓋風(fēng)險成本;當(dāng)削減比例小于最優(yōu)比例時,系統(tǒng)的風(fēng)險成本較大,減少的配置成本將不能覆蓋風(fēng)險成本。

本文可為居民用戶共享儲能優(yōu)化配置提供新的思路。由于儲能運行成本、峰谷電價差、儲能補(bǔ)貼政策、分布式電源出力等因素均會影響居民用戶的充/放電概率。因此,未來將進(jìn)一步從不同影響因素入手細(xì)化對居民用戶充/放電概率的研究。

 
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