面向用户的削峰填谷储能系统优化调度研究

伴随着社会经济的不断发展和居民生活水平的不断提高,电力系统中常见的用户电力负荷会呈现出峰谷差距较大的特点,这就有可能造成电力系统供需不平衡的情况出现。国家电力系统要投入大量人力物力进行电网负荷削峰填谷,而单纯依靠加大投入来增加装机容量和对输配电线路进行扩容,不仅成本较高,且设备使用率较低。而随着储能系统技术的发展,应用储能系统来进行削峰填谷已经普及开来。然而,由于储能系统自身成本较高,因此,其经济性分析是不容忽略的研究问题。同时,针对个体用电用户而言,虽然在国外已经有比较成熟的商用削峰填谷系统,但国内方面,与其相关的研究仍处于起步阶段。针对上述研究挑战,本文以用户用电负荷为研究对象,深入研究应用于削峰填谷的电池储能系统的调度问题。本文的主要研究内容如下:首先针对已有的电池储能系统硬件实验平台,设计了一套包含用电负荷预测算法和削峰填谷优化算法的用户用电优化解决方案,并阐述了该方案的软件体系架构及设计流程,该方案在电池储能系统硬件平台上已经得到了验证,目前已应用实际的商用场景中。接下来,为使用户的综合收益最大化,针对现有的电力市场收费制度,引入精确的电池储能系统损耗模型,结合用户的用电习惯和电池储能系统的实际情况等约束条件,考虑用户综合收益,构造了一个非线性的优化问题。同时配合已有的收费周期,提出了一套与该收费制度匹配的优化策略框架,最后通过实验验证了该方案对于提高用户综合收益的有效性。最后,为使用户收益得到保证的同时,能够为电网削减电力波动,针对用户已有的电池储能系统,提出了一个双阶段的优化问题,第一阶段的优化问题为线性规划问题,第二阶段的优化问题为混合整数二次型规划问题。通过两个阶段的优化,能够在保证用户收益不受影响的情况下,为电网提供减少电力负荷波动的辅助服务,并通过实验验证了该双阶段优化问题的研究意义,提供了一种电池储能系统为用户和电网同时服务的可能性。