基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法及系统与流程

本发明属于电力系统规划，具体涉及一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法及系统。

背景技术：

1、复合型农网是融合电力网络与乡村道路交通网络、覆盖多元特色农业负荷的乡村配电网体系，具备电-路双向耦合、负荷类型差异化、运行场景复杂多元的核心特征。相较于城市配电网，复合型农网网架布局分散、基础设施抗灾标准偏低，电网供电链路与乡村通行道路深度绑定，路网通行状态会直接影响电网抢修、应急资源转运效率。同时其覆盖区域兼具普通居民基础用电与各类农业生产专用负荷，不同负荷对供电连续性、供电质量的耐受度存在显著差异，常规配电网规划理论难以适配其电-交通耦合、多类型农业负荷共存的复杂运行特征，亟需针对性的储能规划适配其独特网架与负荷结构。

2、目前，对于复合型农网的储能优化配置研究往往不会进行受灾程度划分，这种储能规划模式容易存在显著资源错配问题。灾害高脆弱区域储能容量、设备数量配置不足，无法在极端工况下完成负荷支撑；低风险台区过度投放储能设备，会持续产生设备购置、运维、闲置损耗等冗余成本。

3、另外，现有的灾害经济损失评估通常仅依靠停电电量损耗，存在明显局限性：农村地区大量农业生产负荷具备极强的供电依赖性，供电中断不仅产生基础电量缺失成本，更会引发养殖、种植产业不可逆的生产损耗；不同农业业态对断电时长、供电可靠性阈值要求完全不同，各类生产场景下停电造成的减产、作物/养殖物损毁损失机制存在本质区别。因此无法真实反映复合型农网停电带来的综合经济代价。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法及系统。

2、为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法，包括：

4、s1、针对复合型农网，构建以系统综合供电成本最小为目标的固定-移动储能联合配置模型，该模型通过多元灾害场景下各电网节点的易受灾分级情况对固定储能和移动储能进行配置，所述易受灾分级基于电网节点处配电线路、道路、固定储能的脆弱度和遭遇灾害负荷损失的严重程度进行；

5、s2、求解固定-移动储能联合配置模型，得到复合型农网的固定-移动储能联合配置方案。

6、所述综合供电成本包括固定储能和移动储能的配置成本、向上级电网购电的成本以及负荷损失成本；

7、所述固定-移动储能联合配置模型的约束条件包括易受灾分级约束、储能配置及运行约束。

8、所述固定-移动储能联合配置模型的目标函数包括：

9、；

10、；

11、；

12、上式中，、、分别为固定储能和移动储能的配置成本、向上级电网购电的成本、负荷损失成本，、分别为电网节点处配置的固定储能、移动储能的套数，、分别为固定储能、移动储能的单价，为贴现率，为投资年限，、分别为场景下电网节点在时段的上级电网供电功率、其它基础负荷，为单位时段时长，为一年内场景的预期持续天数，为时段的电价，场景包括常规场景、洪灾场景、冰灾场景以及高温灾害场景。

13、所述易受灾分级约束包括：

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20、；

21、；

22、上式中，为电网节点的配电线路面对灾害的总体脆弱度，为场景下电网节点的配电线路面对灾害的脆弱度指数，该指数用于表征场景影响线路输送能力的比例，为场景的出现概率，为电网节点的道路总体脆弱度，为场景下道路的脆弱度指数，该指数用于表征场景影响道路通行的比例，为电网节点与道路的耦合关系变量，为连通电网节点的道路数量，为电网节点的固定储能面对灾害的总体脆弱度，为场景下电网节点内配置的固定储能面对灾害的脆弱度指数，该指数用于表征场景影响固定储能存储能力的比例，为电网节点遭遇灾害负荷损失的严重程度指数，、分别为电网节点处不可中断负荷、可中断负荷的峰值，、分别为不可中断负荷、可中断负荷的负荷损失代价系数，为电网节点的易受灾分级变量，其取1时电网节点为易受灾节点，取0时电网节点为不易受灾节点，为大m常数，、、分别为配电线路、道路、固定储能的临界脆弱度指数，为临界严重程度指数。

23、所述储能配置及运行约束包括固定储能和移动储能的配置约束、固定储能和移动储能的运行约束；

24、所述固定储能和移动储能的配置约束包括：

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27、；

28、；

29、；

30、上式中，、分别为电网节点处固定储能、移动储能的配置决策变量，为大m常数，为电网节点的固定储能面对灾害的总体脆弱度，为固定储能的临界脆弱度指数，、分别为电网节点处配置的固定储能、移动储能的套数，、分别为单套固定储能、移动储能的容量，、分别为电网节点处不可中断负荷、可中断负荷的峰值，为单位时段时长，为储能配置比例上限，为电网节点的易受灾分级变量，其取1时电网节点为易受灾节点，取0时电网节点为不易受灾节点；

31、所述固定储能和移动储能的运行约束包括：

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48、上式中，为场景下移动储能从电网节点到电网节点的耗时，为道路的常规通行时间，为电网节点、与道路的关联变量，道路连接电网节点和时取1，否则取0，为场景下移动储能在道路上的通行时间系数，为场景下电网节点向电网节点派出移动储能的决策变量，为移动储能到达时间的上限，为场景下电网节点向电网节点派出移动储能的决策变量，为场景下电网节点向电网节点派出移动储能的数量，为灾害场景集合，包括洪灾场景、冰灾场景以及高温灾害场景，为电网节点服务覆盖范围内的任意节点，、分别为场景下电网节点处储能电量的下限和上限，为场景下电网节点处储能的初始电量，、分别为场景下电网节点处储能在时段的放电和充电功率，为内的任一时段，为一个典型日的最后时段，为储能的初始荷电状态，、分别为储能荷电状态的下限和上限，、分别为单台储能的放电、充电功率上限，为常规场景集合，、分别为场景下电网节点在时段的放电和充电运行状态变量。

49、所述负荷损失成本的计算公式如下：

50、；

51、上式中，、、分别为鱼塘、畜牧养殖工厂、大棚作物的总损失；

52、所述固定-移动储能联合配置模型的约束条件还包括多类型负荷差异化需求约束，所述多类型负荷差异化需求约束包括鱼塘的负荷需求约束、畜牧养殖工厂的负荷需求约束以及大棚的负荷需求约束。

53、所述鱼塘的负荷需求约束包括：

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58、；

59、上式中，、分别为场景下电网节点处鱼塘供氧设备在时段的运行功率、运行状态变量，为增氧富氧系数，、分别为饱和溶解氧、临界氧含量，为场景下电网节点处鱼塘在时段的含氧量，为场景下电网节点处鱼塘在时段的净耗氧速率，为单位制氧量消耗的能量，为单位时段时长，为场景下电网节点处鱼塘供氧设备在时段的损失状态变量，为大m常数，为电网节点处鱼塘的总产值，为场景下鱼塘缺氧时的损失系数，为一年内场景的预期持续天数。

60、所述畜牧养殖工厂的负荷需求约束包括：

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68、；

69、上式中，为场景下时段内畜牧养殖工厂温控设施的冷热工作状态变量，为大m常数，、分别为场景下时段内的室外温度、畜牧养殖工厂的室内目标温度，、分别为场景下电网节点处畜牧养殖工厂温控设施在时段的制冷、制热负荷需求，、分别为单位温差单位空间内的制冷、制热功率需求系数，为电网节点处畜牧养殖工厂的空间，、分别为场景下电网节点处畜牧养殖工厂温控设施在时段的实际制冷、制热功率，为场景下电网节点处畜牧养殖工厂温控设施在时段的温控效果变量，为电网节点处畜牧养殖工厂的总产值，为场景下畜牧养殖工厂温控未达标时的损失系数，为一年内场景的预期持续天数。

70、所述大棚的负荷需求约束包括：

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81、上式中，为场景下时段内的大棚温控设施的冷热工作状态变量，为大m常数，、分别为场景下时段内的室外温度、大棚的内部目标温度，、分别为场景下电网节点处大棚温控设施在时段的制冷、制热负荷需求，、分别为单位温差单位空间内的制冷、制热功率需求系数，为电网节点处大棚的空间，、分别为场景下电网节点处大棚温控设施在时段的实际制冷、制热功率，为场景下电网节点处大棚温控设施在时段的温控效果变量，为场景下电网节点处大棚一个典型日内排涝的能量需求，为电网节点的固定储能面对灾害的总体脆弱度，为电网节点处大棚的面积，为单位面积大棚排涝的能量需求，为洪灾场景，为场景下电网节点处大棚的排涝设施在时段的实际功率，为场景下电网节点处大棚的排涝设施在时段的排涝效果变量，为电网节点处大棚的作物总产值，为场景下大棚温控或排涝未达标时的综合损失系数，为一年内场景的预期持续天数。

82、第二方面，本发明提供了一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置系统，包括联合配置模型构建模块、联合配置模型求解模块；

83、所述联合配置模型构建模块用于针对复合型农网，构建以系统综合供电成本最小为目标的固定-移动储能联合配置模型，该模型通过多元灾害场景下各电网节点的易受灾分级情况对固定储能和移动储能进行配置，所述易受灾分级基于电网节点处配电线路、道路、固定储能的脆弱度和遭遇灾害负荷损失的严重程度进行；

84、所述联合配置模型求解模块用于求解固定-移动储能联合配置模型，得到复合型农网的固定-移动储能联合配置方案。

85、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

86、1、本发明一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法构建的固定-移动储能联合配置模型考虑了多元灾害场景对农网线路、道路以及负荷变化的影响：洪灾影响道路通行能力，冰灾影响道路通行效率的同时影响电网供电，高温灾害会导致用电负荷激增从而增大供电设施的压力，同时会降低储能系统可用容量，并基于多元灾害场景下电网节点的脆弱度和遭遇灾害负荷损失的严重程度进行易受灾分级，根据易受灾分级情况对固定储能和移动储能进行配置，该方法依托易受灾分级能够精准识别电网薄弱节点，区分不同电网节点的灾害影响程度，实现固定储能、移动储能两类设备的差异化布局，在满足全域供电安全底线的前提下最小化系统综合供电成本，规避无效投资，提升储能资产全生命周期利用效率。

87、2、本发明一种基于复合型农网易受灾分级的储能联合配置方法考虑了复合型农网的特有负荷（鱼塘、畜牧和养殖大棚）对于供电能力的差异化需求，并提出了以鱼塘、畜牧养殖工厂、大棚作物的总损失作为失负荷导致的损失成本的核算方式，该损失核算方式不局限于电能本身，结合了各类农业负荷的生产运行逻辑，将供电中断带来的生产连锁损害纳入量化体系，更符合乡村生产实际的综合经济损失。