面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及人工智能，尤其是涉及一种面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、随着分布式光伏、风电等间歇性电源在配电网中的渗透率持续提高，源荷双重不确定性导致净负荷功率峰谷差日益加剧。一方面，午间光伏大发时段可能出现反向送电和局部电压越限；另一方面，傍晚用电高峰与光伏出力急剧下降相叠加，形成陡峭的晚高峰，给上级电网调峰和配电设备安全运行带来严峻挑战。利用分布式储能系统实现削峰填谷，已成为提升配电网运行经济性和可靠性的重要技术路径，然而如何制定兼顾设备老化成本与削峰填谷效果的充放电策略，仍是当前工程应用中亟待解决的难题。

2、现有技术中，常规净负荷峰谷划分多依据单日功率幅值排序或固定频率分解，容易因短时尖峰或间歇性波动造成峰谷边界偏移和标签频繁跳变，导致储能充放电方向与实际峰谷形态错位；其次，储能充放电优化中多采用恒定单位电量老化成本，未有效区分不同荷电状态、功率倍率和响应场景下的实际寿命损耗差异，使优化结果或者过度保守、或者加速储能老化；再次，传统元启发式算法在求解储能调度时仅依赖随机搜索，缺乏对削峰填谷运行规律的深度利用，难以在满足储能荷电状态时序耦合等复杂约束的同时平衡削峰效果、老化成本等多目标。

3、综上，研发一种能够兼顾峰谷形态稳定辨识、精细老化成本刻画与先验引导寻优的分布式储能系统充放电优化技术，成为目前本领域亟需解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法、装置及电子设备，以缓解现有技术中峰谷划分易受短时尖峰干扰、储能老化成本刻画粗糙以及元启发式算法缺乏调度先验引导的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供一种面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法，该方法包括：获取待调度日的配电网总负荷功率预测结果和分布式电源出力功率预测结果，逐调度时段计算净负荷功率，得到净负荷功率序列，并获取历史同类型日数据集、储能设备参数集合和储能老化样本集合；对净负荷功率序列执行自适应同步压缩小波变换，根据同步压缩后的频率能量分布确定分界频率，分解得到低频趋势分量和高频波动分量，基于多个历史同类型日的历史低频趋势分量构造时段形态特征向量并执行密度峰聚类，经时序连续性修正和基于高频波动分量的尖峰段识别，生成包含谷段、平段、峰段和尖峰段的时序标签向量；基于储能老化样本集合训练储能老化高斯过程回归模型，并将储能老化高斯过程回归模型输出的老化成本后验均值拟合为等效循环老化成本代理函数；利用时序标签向量引导烟花种群初始化、爆炸参数分配和变异操作，通过荷电状态可行域投影与时序耦合修复生成满足储能运行约束的候选解，并采用融合调整后净负荷峰谷差、调度周期等效循环老化成本和尖峰剩余功率惩罚的综合适应度评价候选解，经迭代寻优确定最优储能充放电功率序列；将最优储能充放电功率序列转换为储能有功功率指令发送至储能能量管理系统执行，并根据实际净负荷功率和实际储能荷电状态对剩余调度时段执行滚动修正。

3、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第一种实施方式，其中，对净负荷功率序列执行自适应同步压缩小波变换的步骤，包括：对净负荷功率序列进行边界延拓并设置小波尺度集合，在各小波尺度下执行复数连续小波变换得到小波系数矩阵；根据同一小波尺度下相邻调度时段的小波系数相位变化计算瞬时频率，并将小波系数能量重新分配至离散频率位置，得到同步压缩时频矩阵；沿时间维度累加同步压缩时频矩阵中的能量得到频率能量分布，在第一能量峰值与第二能量峰值之间搜索能量最低的频率位置确定分界频率，当频率能量分布未形成清晰的2个能量峰值时根据备用分界周期确定分界频率；分别保留低频范围和高频范围内的有效时频能量并执行逆同步压缩变换，得到低频趋势分量和高频波动分量。

4、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第二种实施方式，其中，生成时序标签向量的步骤，包括：对各历史同类型日的历史低频趋势分量进行最小-最大归一化并构造时段形态特征向量；根据全部非零欧氏距离的分布确定截断距离，计算局部密度和相对距离，选取聚类中心评价值最大的3个调度时段作为初始聚类中心执行密度峰聚类，按照聚类簇内平均功率水平确定谷段候选簇、平段候选簇和峰段候选簇；根据候选簇在时间轴上的连续关系执行时序连续性修正；基于历史高频能量占比、当日高频能量占比和当日高频波动幅值确定尖峰段并覆盖对应基础时序标签。

5、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第三种实施方式，其中，构建等效循环老化成本代理函数的步骤，包括：提取功率倍率特征、荷电状态特征、荷电状态变化幅度特征、充放电方向特征和时序类别特征，以径向基核函数与线性核函数相加的组合核函数训练储能老化高斯过程回归模型；根据储能充放电方向构造荷电状态应力变量；以时序老化成本系数、功率老化指数和荷电状态应力指数为待拟合参数，通过带参数约束的非线性最小二乘方式拟合等效循环老化成本代理函数。

6、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第四种实施方式，其中，利用时序标签向量引导烟花种群初始化、爆炸参数分配和变异操作的步骤，包括：根据各调度时段的时序标签在对应功率区间内生成初始储能充放电功率；根据标签偏离度和当前迭代代数为每个烟花个体分配爆炸半径；根据时序标签对应的调度时段选择概率生成爆炸火花，并在峰段和尖峰段以变异概率执行精英引导差分变异。

7、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第五种实施方式，其中，通过荷电状态可行域投影与时序耦合修复生成候选解的步骤，包括：按照时间顺序计算每个调度时段的可行功率区间并执行前向投影和荷电状态递推；根据末态荷电状态偏差的方向，按照时序标签优先顺序选择调度时段，采用二分搜索方式确定功率调整量，执行具有时序优先级的后向修复。

8、结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第六种实施方式，其中，综合适应度评价的步骤，包括：计算调整后净负荷峰谷差、调度周期等效循环老化成本和尖峰剩余功率指数惩罚，经尺度统一后加权求和并叠加约束违反惩罚项，得到综合适应度；采用约束支配的二元锦标赛方式选择下一代烟花种群，并保留精英烟花个体。

9、第二方面，本发明实施例提供一种面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化装置，该装置包括：数据获取模块，用于获取净负荷功率序列、历史同类型日数据集、储能设备参数集合和储能老化样本集合；调度先验构建模块，用于执行自适应同步压缩小波变换和密度峰聚类，生成时序标签向量；老化代理建模模块，用于训练储能老化高斯过程回归模型并拟合等效循环老化成本代理函数；充放电优化模块，用于以时序标签引导改进烟花算法确定最优储能充放电功率序列；执行与滚动修正模块，用于将最优储能充放电功率序列转换为储能有功功率指令执行并进行滚动修正。

10、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述任一实施例的面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法。

11、第四方面，本发明实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述任一实施例的面向配电网削峰填谷的分布式储能系统充放电优化方法。

12、本发明实施例带来了以下有益效果：其一，利用自适应同步压缩小波变换将净负荷分解为低频趋势分量与高频波动分量，并根据待调度日自身的频率能量分布动态确定分界频率，克服了固定滤波器难以适应不同日峰谷波动特征的缺陷，降低了短时尖峰对峰谷边界的干扰；其二，基于多个历史同类型日的时段形态特征进行密度峰聚类，并结合时序连续性修正和高频波动识别生成谷、平、峰、尖峰四类时序标签，使峰谷划分从依赖单日幅值排序提升为利用多日稳定形态聚类，避免了标签频繁跳变；其三，将高斯过程回归学习到的多因素老化关系拟合为可直接嵌入优化的等效循环老化成本代理函数，并使改进烟花算法受时序标签引导实现候选解生成、可行性修复和适应度评价全流程的先验驱动搜索，解决了储能优化中精细老化成本与调度先验难以协同的难题，能够在降低净负荷峰谷差和尖峰功率的同时有效抑制储能寿命损耗。

13、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

14、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。