考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

陈远博; 郑可迪; 顾宇轩; 陈启鑫

doi:10.7500/AEPS20230702002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度
- Distributed Optimal Dispatch for Photovoltaic-Battery Storage Systems of Distribution Networks Considering Electrochemical Model
- 电力系统自动化 2024年48卷第2期页码：37-47
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.新型电力系统运行与控制全国重点实验室（清华大学），北京市100084
- 作者简介：
  
  陈远博(2000—)，男，博士研究生，主要研究方向：锂电池储能、电动汽车。E-mail：chen-yb22@mails.tsinghua.edu.cn
  郑可迪(1995—)，男，博士，主要研究方向：电力大数据分析、电力市场。E-mail：zkd@mail.tsinghua.edu.cn
  顾宇轩(1995—)，男，博士，主要研究方向：锂电池储能、电力大数据分析。E-mail：guyx18@mails.tsinghua.edu.cn
  陈启鑫(1982—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、低碳电力技术、能源互联网、电力系统运行。E-mail：qxchen@tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合重点基金资助项目(U2066205);国家自然科学基金国际合作与交流项目(52161135201)
- DOI：10.7500/AEPS20230702002
  中图分类号：
- 收稿：2023-07-02，
  
  修回：2023-09-11，
  
  网络出版：2023-12-26，
  
  纸质出版：2024-01-25
- 稿件说明：
移动端阅览
陈远博,郑可迪,顾宇轩等.考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度[J].电力系统自动化,2024,48(2):37-47.

CHEN Yuanbo,ZHENG Kedi,GU Yuxuan,et al.Distributed Optimal Dispatch for Photovoltaic-Battery Storage Systems of Distribution Networks Considering Electrochemical Model[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):37-47.
陈远博,郑可迪,顾宇轩等.考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度[J].电力系统自动化,2024,48(2):37-47. DOI： 10.7500/AEPS20230702002.

CHEN Yuanbo,ZHENG Kedi,GU Yuxuan,et al.Distributed Optimal Dispatch for Photovoltaic-Battery Storage Systems of Distribution Networks Considering Electrochemical Model[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):37-47. DOI： 10.7500/AEPS20230702002.

摘要

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度，分析建模了光储系统运行的动态特性，构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求，根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式，并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题，实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明，该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。

Abstract

The widespread of photovoltaic-battery storage systems (PBSSs) in the distribution networks provides considerable potential of flexible resources in power grid dispatch. To enhance the control fineness of the PBSS

the operation dynamic characteristics are analyzed and modeled while the dispatch model of PBSS considering electrochemical model is developed. With the expectation of preserving users’ privacy and utilizing distributed computational resources

the matrix form of the dispatch model is put forward and the distributed subproblems of each node for scheduling optimization of the distribution network are presented and solved by the distributed computing. The proposed method is validated in the case study of IEEE 33-bus system. The results show that the proposed method achieves superiority in terms of the feasibility of the dispatch plan

the operation efficiency of energy storage

and the suppression of aging

关键词

Keywords

references

HOPPMANN J ， VOLLAND J ， SCHMIDT T S ， et al . The economic viability of battery storage for residential solar photovoltaic systems：a review and a simulation model ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2014 ， 39 ： 1101 - 1118 .

RAMASAMY V . U.S. solar photovoltaic system and energy storage cost benchmarks with minimum sustainable price analysis data file ［S］. Golden， USA ： National Renewable Energy Laboratory ， 2022 .

陈炜，艾欣，吴涛，等 . 光伏并网发电系统对电网的影响研究综述［J］. 电力自动化设备， 2013 ， 33 （ 2 ）： 26 - 32 .

CHEN Wei ， AI Xin ， WU Tao ， et al . Influence of grid-connected photovoltaic system on power network ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2013 ， 33 （ 2 ）： 26 - 32 .

SCHRAM W L ， LAMPROPOULOS I ， VAN SARK W G J H M . Photovoltaic systems coupled with batteries that are optimally sized for household self-consumption： assessment of peak shaving potential ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 223 ： 69 - 81 .

王枭，何怡刚，马恒瑞，等 . 面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 181 - 188 .

WANG Xiao ， HE Yigang ， MA Hengrui ， et al . Distributed optimization control method of virtual energy storage plants for power grid ancillary services ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 181 - 188 .

SCHOPFER S ， TIEFENBECK V ， STAAKE T . Economic assessment of photovoltaic battery systems based on household load profiles ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 223 ： 229 - 248 .

ZHANG Y ， LUNDBLAD A ， CAMPANA P E ， et al . Battery sizing and rule-based operation of grid-connected photovoltaic-battery system： a case study in Sweden ［J］. Energy Conversion and Management ， 2017 ， 133 ： 249 - 263 .

CAO X Y ， CAO T X ， GAO F ， et al . Risk-averse storage planning for improving RES hosting capacity under uncertain siting choices ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 4 ）： 1984 - 1995 .

RIFFONNEAU Y ， BACHA S ， BARRUEL F ， et al . Optimal power flow management for grid connected PV systems with batteries ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2011 ， 2 （ 3 ）： 309 - 320 .

ALRAMLAWI M ， GABASH A ， MOHAGHEGHI E ， et al . Optimal operation of hybrid PV-battery system considering grid scheduled blackouts and battery lifetime ［J］. Solar Energy ， 2018 ， 161 ： 125 - 137 .

HENNI S ， STAUDT P ， WEINHARDT C . A sharing economy for residential communities with PV-coupled battery storage： benefits， pricing and participant matching ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 301 ： 117351 .

LANGENMAYR U ， WANG W M ， JOCHEM P . Unit commitment of photovoltaic-battery systems： an advanced approach considering uncertainties from load， electric vehicles， and photovoltaic ［J］. Applied Energy ， 2020 ， 280 ： 115972 .

马智刚，卫志农，陈胜，等 . 基于椭圆近似的交直流混合配电网灵活性运行域快速计算方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 16 ）： 113 - 121 .

MA Zhigang ， WEI Zhinong ， CHEN Sheng ， et al . Fast calculation method for flexibility operation region of AC/DC hybrid distribution network based on elliptic approximation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 16 ）： 113 - 121 .

王守相，陈思佳，谢颂果 . 考虑安全约束的交直流配电网储能与换流站协调经济调度［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

WANG Shouxiang ， CHEN Sijia ， XIE Songguo . Security-constrained coordinated economic dispatch of energy storage systems and converter stations for AC/DC distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

FORTENBACHER P ， MATHIEU J L ， ANDERSSON G . Modeling and optimal operation of distributed battery storage in low voltage grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 6 ）： 4340 - 4350 .

赵会茹，王学杰，李兵抗，等 . 考虑能量共享的多社区光储系统分布鲁棒优化调度［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 9 ）： 21 - 31 .

ZHAO Huiru ， WANG Xuejie ， LI Bingkang ， et al . Distributed robust optimal scheduling of multi-community optical storage system considering energy sharing ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 21 - 31 .

张虹，闫贺，申鑫，等 . 面向能源社区能量管理的配网产消者分布式优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 12 ）： 4449 - 4459 .

ZHANG Hong ， YAN He ， SHEN Xin ， et al . Distributed optimal scheduling for prosumer in distribution network for energy community energy management ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 12 ）： 4449 - 4459 .

SAKTI A ， GALLAGHER K G ， SEPULVEDA N ， et al . Enhanced representations of lithium-ion batteries in power systems models and their effect on the valuation of energy arbitrage applications ［J］. Journal of Power Sources ， 2017 ， 342 ： 279 - 291 .

BLAIFI S ， MOULAHOUM S ， COLAK I ， et al . An enhanced dynamic model of battery using genetic algorithm suitable for photovoltaic applications ［J］. Applied Energy ， 2016 ， 169 ： 888 - 898 .

NARAYAN N ， PAPAKOSTA T ， VEGA-GARITA V ， et al . Estimating battery lifetimes in solar home system design using a practical modelling methodology ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 228 ： 1629 - 1639 .

GU Y X ， CHEN Y B ， WANG J X ， et al . Enhancing dispatchability of lithium-ion battery sources in integrated energy-transportation systems with feasible power characterization ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2023 ， 19 （ 2 ）： 1997 - 2007 .

ZHU H ， LIU H J . Fast local voltage control under limited reactive power： optimality and stability analysis ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 5 ）： 3794 - 3803 .

BANJAC G ， REY F ， GOULART P ， et al . Decentralized resource allocation via dual consensus ADMM ［C］// 2019 American Control Conference （ACC）， July 10-12 ， 2019 ， Philadelphia， USA ： 2789 - 2794 .

YANG L F ， LUO J Y ， XU Y ， et al . A distributed dual consensus ADMM based on partition for DC-DOPF with carbon emission trading ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2020 ， 16 （ 3 ）： 1858 - 1872 .

FENG C ， ZHENG K D ， ZHOU Y Z ， et al . Update scheduling for ADMM-based energy sharing in virtual power plants considering massive prosumer access ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 5 ）： 3961 - 3975 .

LI Z S ， GUO Q L ， SUN H B ， et al . Sufficient conditions for exact relaxation of complementarity constraints for storage-concerned economic dispatch ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1653 - 1654 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

计及多类型微网响应特性的城市配电系统分布式优化调度