基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法及系统与流程

1.本发明涉及一种基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法及系统，本发明属于储能技术领域。


背景技术：

2.储能系统具备能量存储与释放的能力，能够在时间上实现电能的转移，可以改善分布式新能源发电同负荷的不匹配问题，提高新能源的就地消纳率。然而电化学储能系统成本较高，需要精确规划储能系统提高新能源就地消纳的容量配置及优化策略，充分发挥储能作用从而提高其经济性。储能规划配置的研究多以某种应用场景配置目标下，结合新能源、电网及储能的基本约束条件提出了规划配置方法，未考虑相邻区间充电/放电状态不同情况下对容量需求影响，未能提出考虑储能日内能量平衡约束条件下的容量优化配置方法，导致储能的功率和容量配置过大。储能提高新能源就地消纳、削峰填谷等场景下的容量和功率优化配置是一个多阶段决策问题，储能系统各充、放时段的决策不唯一，依赖于当前的充放状态，又影响后序的充放结果，属于动态规划最优求解问题。
3.现有技术cn 109361225 a公开一种基于改善一次调频的储能容量优化配置方法，“控制储能出力进行频率调节至所述标准差r减小”，表明该技术方案中储能的充放电量需求不明确，即不同时间段的充电需求、放电需求不明确；提供了每个时段的储能充电或放电电量需求。“需要实时检测储能电池的soc状态，并根据soc值的大小调整储能的充放电控制策略”，表明该技术方案采集量、计算量较大。
4.现有技术无法确保运行过程中的初始soc与截止soc相等，即无法保证充放电量守恒。
5.现有技术中，“s2中储能的充放电量e(n)计算公式”是储能累积充放电量，未区分充放电状态，无法计算每个充放循环中不同充电状态和放电状态的电量关系，可能导致最终容量配置结果偏大，或者不满足运行需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术问题，提出了基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法，首先获取储能系统的日充放功率需求数组，计算日内充放电量需求数组和充放电量不匹配差额，将不匹配差额随机分配至日内充放电量需求数组予以扣除，进一步将相邻同向电量元素进行求和，构建储能的随机充放循环特征数组，并建立了储能容量和功率的双层寻优动态优化模型，实现了储能系统成本的最小化配置。
7.本技术技术方案如下：基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法，其特征在于，包括：步骤s1，输入储能系统的日充放功率需求曲线；步骤s2，计算日内充放电量需求不匹配差额；步骤s3，构建随机充放循环特征序列；
步骤s4，计算储能额定容量和额定功率。
8.步骤s1输入储能系统的日充放功率需求曲线，具体包括以下步骤：将储能系统的日充放功率需求基于单位时间间隔进行离散化处理，式(1)所示： (1)式中：为储能系统的日充放电量需求数组，为第个单位时间间隔的储能系统的充放电量需求；为单位时间间隔；为第个单位时间间隔储能系统的充放功率需求，为的元素个数，。
9.步骤s2计算日内充放电量需求不匹配差额，具体包括以下步骤：储能系统的日内充放电量需求不匹配差额计算公式为：
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(2)式中：为日内充放电量需求不匹配差额；为储能的存储电量需求，实现时段电能存储；为储能的放电电量需求，实现时段电量供给。
10.步骤s3构建储能随机充放循环特征，具体包括以下步骤：301)判断储能系统的日充放电量需求数组中首元素与尾元素是否同号，若同号则将尾元素移至到首元素位置，更新元素序号，更新日充放电量需求数组，获得日充放电量需求第一更新数组；302)判断日充放电量需求第一更新数组中第一个元素是否为正值，若为负值，则将所述第一个元素移至数组末尾，其他元素依次前移一位，更新元素序号，获得日充放电量需求第二更新数组；303)基于日充放电量需求第二更新数组，判断日内充放电量需求不匹配差额的符号，若为正值，将分解为份正值，对进行分配，将分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去；反之，则在日充放电量需求第二更新数组偶数元素中减去；304)待完全分配后，获得日充放电量需求第三更新数组，日充放电量需求第三更新数组是储能的初步随机充放循环特征序列；
305)将获得日充放电量需求第三更新数组中元素符号相同的相邻值求和，若元素的数值为0等同于正值，获得新的数组，为数组的元素个数，，为正负相间数列；306)判断是否为偶数，若不是偶数，则在末尾补零，使得变为偶数数组，更新和，更新后的为完整的随机充放循环特征序列。
11.的分配方案具体为：若为正值，则将分解为份正值，每一份为,且，每一份可任意分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去，日充放电量需求第二更新数组的奇数元素为个,共有种分配方案，产生数量的可行解，其中为日充放电量需求第二更新数组的奇数元素数量。
12.步骤s4计算储能额定容量和功率，具体包括以下步骤：储能的额定容量公式： (3)式中：为储能的额定容量；为第次充放循环的储能容量；为第次循环的充电容量；为第次循环的放电容量；为第次循环的容量补给，其中；为充放电循环次数；当时，，，第次循环的容量补给为；否则，；储能的额定功率公式：
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(4)式中：为储能的额定功率；为日充放电量需求第三更新数组中第个元素。
13.基于随机充放循环特征的储能容量优化配置系统，其特征在于，包括：数据采集单元、需求不匹配差额计算单元、特征序列构建单元和储能计算单元；数据采集单元输入储能系统的日充放功率需求曲线；需求不匹配差额计算单元计算日内充放电量需求不匹配差额；特征序列构建单元构建随机充放循环特征序列；储能计算单元计算储能额定容量和额定功率。
14.数据采集单元工作过程具体包括以下步骤：将储能系统的日充放功率需求基于单位时间间隔进行离散化处理，式(1)所示： (1)式中：为储能系统的日充放电量需求数组，为第个单位时间间隔的储能系统的充放电量需求；为单位时间间隔，可作为一个储能系统参与控制的充电或放电循环周期；为第个单位时间间隔储能系统的充放功率需求，为的元素个数，；需求不匹配差额计算单元工作过程具体包括以下步骤：储能系统的日内充放电量需求不匹配差额计算公式为：
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(2)式中：为日内充放电量需求不匹配差额；为储能的存储电量需求，实现时段电能存储；为储能的放电电量需求，实现时段电量供给。
15.特征序列构建单元工作过程具体包括以下步骤：301)判断储能系统的日充放电量需求数组中首尾元素与尾元素是否同号，即与是否同号，若同号则将末尾元素移至到首元素位置，更新元素序号，更新日充放电量需求数组，否则保持日充放电量需求数组不变，获得日充放电量需求第一更新数组；302)判断日充放电量需求第一更新数组中第一个元素是否为正值，若为非正值，则将所述第一个元素移至数组末尾，其他元素依次前移一位，更新元素序号，获得日充放电量需求第二更新数组；303)基于日充放电量需求第二更新数组，判断日内充放电量需求不匹配差额
的符号，若为正值，将分解为份正值，对进行分配，将分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去；反之，则在日充放电量需求第二更新数组偶数元素中减去；的分配方案具体为：若为正值，则将分解为份正值，每一份为且，每一份可任意分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去，日充放电量需求第二更新数组的奇数元素为个，共有种分配方案，对应产生数量的可行解，其中为日充放电量需求第二更新数组奇数元素的数量；304)待完全分配后，获得日充放电量需求第三更新数组，日充放电量需求第三更新数组是生成储能的初步随机充放循环特征序列；305)将获得日充放电量需求第三更新数组中元素符号相同的相邻值求和，若元素的数值为0等同于正值，获得新的数组，为数组的元素个数，，为正负相间数列；306)判断是否为偶数，若不是偶数，则在末尾补零，使得变为偶数数组，更新和，更新后的为完整的随机充放循环特征序列。
16.储能计算单元工作过程具体包括以下步骤：储能的额定容量公式： (3)式中：为储能的额定容量；为第次充放循环的储能容量；为第次循环的充电容量；为第次循环的放电容量；为第次循环的容量补给，其中；为充放电循环次数；当时，，，第
次循环的容量补给为；否则，；储能的额定功率公式：
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(4)式中：为储能的额定功率；为日充放电量需求第三更新数组中第个元素。
17.相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：本文提出了一种基于充放循环特征的储能容量优化配置方法，发明效果如下：(1)在利用储能提高新能源就地消纳时，合理动态规划多时段新能源与负荷之间的供需电量差额是影响储能配置的关键。通过构建随机充放循环特征序列，获得多个储能容量和功率配置的可行解，不仅可有效提高新能源就地消纳率，又能实现储能的经济规划；(2)储能建设成本不仅与容量相关，也与功率相关，仅以容量最优求解会出现储能功率配置较大的情况，影响储能建设成本。通过改进蚁群算法的双层优化方案，克服了功率随机性问题，得到了储能容量和功率配置的最优化方案；（3）本技术构建的基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法满足调峰、调频、新能源消纳等任意场景下的储能容量和功率配置计算需求，不需要实时计算储能的荷电状态（soc）及其上下限约束，因此适用范围广、变量少，大大降低了计算工作量，本技术无需采集soc以及与此相关的其他信息，计算量大大降低，在不必计算soc的情况下，能够确保充放电量守恒，提供了每个时段的储能充电或放电电量需求；（4）本技术构建的基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法通过分配充放电量不匹配差额，能够有效确保储能日内充放电量守恒，从而不影响下一日的充放电需求，降低运行维护工作量，以及由此引起的充电成本和放电损失；（5）本技术构建的基于随机充放循环特征的储能容量优化配置方法考虑了相邻区间的充电/放电状态，通过合并相邻相同充放电状态的充放电量、调整首尾元素等构建了正负相间的完整充放循环特征，获得了每1个充放循环的充放电量/功率需求，最终获得储能额定容量配置、功率出力曲线和额定容量配置，使得储能配置结果最小，建设成本最低。通过构建随机充放循环特征，严格区分了充放电状态，并将1次充电和1次放电构成1个独立的充放循环。通过比较每1个循环中的充电电量和放电电量大小，计算下一个循环的“容量补给”参数，从而获得了能够满足“充放能量守恒”约束条件下的最小容量配置。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
19.图1基于随机充放循环特征的储能容量优化配置计算流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明的核心思想是根据眼底图像的自身特点，设计合适算法进行图像预处理增强，然后基于信息迁移眼底图像分割网络进行视网膜血管分割，最后使用结合有序分类的神经网络进行智能分析预测，以达到自动诊断阅片的目的。
22.一种基于随机充放循环特征（随机充放循环特征序列）的储能容量优化配置方法，包括：步骤s1，输入储能系统的日充放功率需求曲线；步骤s2，计算日内充放电量需求不匹配差额；步骤s3，构建随机充放循环特征序列；步骤s4，计算储能额定容量和额定功率。
23.步骤s1输入储能系统的日充放功率需求曲线，具体包括以下步骤：将储能系统的日充放功率需求基于单位时间间隔进行离散化处理，式(1)所示：
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(1)式中：为储能系统的日充放电量需求数组，为第个单位时间间隔的储能系统的充放电量需求；为单位时间间隔；为第个单位时间间隔储能系统的充放功率需求，为的元素个数，。
24.步骤s2计算日内充放电量需求不匹配差额，具体包括以下步骤：储能系统的日内充放电量需求不匹配差额计算公式为：
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(2)式中：为日内充放电量需求不匹配差额；为储能的存储电量需求，实现时段电能存储；为储能的放电电量需求，实现时段电量供给。
25.步骤s3构建储能随机充放循环特征，具体包括以下步骤：301)判断储能系统的日充放电量需求数组中首元素与尾元素是否同号，若同号则将尾元素移至到首元素位置，更新元素序号，更新日充放电量需求数组，获得日充放电量需求第一更新数组；通过步骤301）将日充放电量需求数组转换为以充电开始、放电结束的数组，或者
以放电开始、充电结束的数组。
26.302)判断日充放电量需求第一更新数组中第一个元素是否为正值，若为负值，则将所述第一个元素移至数组末尾，其他元素依次前移一位，更新元素序号，获得日充放电量需求第二更新数组；通过步骤302)将日充放电量需求数组转换为以充电开始、放电结束的数组。
27.303)基于日充放电量需求第二更新数组，判断日内充放电量需求不匹配差额的符号，若为正值，将分解为份正值，对进行分配，将分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去；反之，则在日充放电量需求第二更新数组偶数元素中减去；通过步骤303）实现使得所有奇数元素的加和与所有偶数元素的加和相等，即充电电量和放电电量相等，实现储能的充放电量守恒。
28.304)待完全分配后，获得日充放电量需求第三更新数组，日充放电量需求第三更新数组是储能的初步随机充放循环特征序列。
29.305)将获得日充放电量需求第三更新数组中元素符号相同的相邻值求和，若元素的数值为0等同于正值，获得新的数组，为数组的元素个数，，为正负相间数列；本实施例中日充放电量需求第三更新数组的元素个数为3，其中为正数，为0（0为定义正数），为负数，则将与求和，形成数组的第一个元素；形成数组的第二个元素，显然，;、和分别是获得日充放电量需求第三更新数组中的第1、2和3号元素；通过步骤305）获得每次连续充电的充电电量，以及每次连续放电的放电电量。1次连续充电和1次连续放电构成1次完整的充放循环，则为第1次循环的充电电量、为第1次循环的放电电量，为第2次循环的充电电量、为第2次循环的放电电量，以此类推。
30.306)判断是否为偶数，若不是偶数，则在末尾补零，使得变为偶数数组，更新和。
31.步骤306)确保最后1个充放循环为完整的充放循环，从而使得为完整的随机充放循环特征序列，为后续步骤s4提供完整的输入数据。
32.步骤s4计算储能额定容量和功率，具体包括以下步骤：储能的额定容量公式： (3)式中：为储能的额定容量；为第次充放循环的储能容量；为第次循环的充电容量；为第次循环的放电容量；为第次循环的容量补给，其中；为充放电循环次数；当时，，，第次循环的容量补给为；否则，。
33.储能的额定功率公式：
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(4)式中：为储能的额定功率；为日充放电量需求第三更新数组中第个元素。
34.基于随机充放循环特征的储能容量优化配置系统，其特征在于，包括：数据采集单元、需求不匹配差额计算单元、特征序列构建单元和储能计算单元；数据采集单元输入储能系统的日充放功率需求曲线；需求不匹配差额计算单元计算日内充放电量需求不匹配差额；特征序列构建单元构建随机充放循环特征序列；储能计算单元计算储能额定容量和额定功率。
35.数据采集单元工作过程具体包括以下步骤：将储能系统的日充放功率需求基于单位时间间隔进行离散化处理，式(1)所示： (1)式中：为储能系统的日充放电量需求数组，为第个单位时间间隔的储能系统的充放电量需求；为单位时间间隔，可作为一个储能系统参与控制的充电或放电循环周
期；为第个单位时间间隔储能系统的充放功率需求，为的元素个数，；需求不匹配差额计算单元工作过程具体包括以下步骤：储能系统的日内充放电量需求不匹配差额计算公式为：
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(2)式中：为日内充放电量需求不匹配差额；为储能的存储电量需求，实现时段电能存储；为储能的放电电量需求，实现时段电量供给。
36.特征序列构建单元工作过程具体包括以下步骤：301)判断储能系统的日充放电量需求数组中首尾元素与尾元素是否同号，即与是否同号，若同号则将末尾元素移至到首元素位置，更新元素序号，更新日充放电量需求数组，否则保持日充放电量需求数组不变，获得日充放电量需求第一更新数组；通过步骤301）将日充放电量需求数组转换为以充电开始、放电结束的数组，或者以放电开始、充电结束的数组。
37.302)判断日充放电量需求第一更新数组中第一个元素是否为正值，若为非正值，则将所述第一个元素移至数组末尾，其他元素依次前移一位，更新元素序号，获得日充放电量需求第二更新数组；通过步骤302)将日充放电量需求数组转换为以充电开始、放电结束的数组。
38.303)基于日充放电量需求第二更新数组，判断日内充放电量需求不匹配差额的符号，若为正值，将分解为份正值，对进行分配，将分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去；反之，则在日充放电量需求第二更新数组偶数元素中减去；的分配方案具体为：若为正值，则将分解为份正值，每一份为且，每一份可任意分配至日充放电量需求第二更新数组的奇数元素中减去，日充放电量需求第二更新数组的奇数元素为个，共有
种分配方案，对应产生数量的可行解，其中为日充放电量需求第二更新数组奇数元素的数量；通过步骤303）实现使得所有奇数元素的加和与所有偶数元素的加和相等，即充电电量和放电电量相等，实现储能的充放电量守恒。
39.304)待完全分配后，获得日充放电量需求第三更新数组，日充放电量需求第三更新数组是生成储能的初步随机充放循环特征序列。
40.305)将获得日充放电量需求第三更新数组中元素符号相同的相邻值求和，若元素的数值为0等同于正值，获得新的数组，为数组的元素个数，，为正负相间数列；本实施例中日充放电量需求第三更新数组的元素个数为3，其中为正数，为0（0为定义正数），为负数，则将与求和，形成数组的第一个元素；形成数组的第二个元素，显然，；、和分别是获得日充放电量需求第三更新数组中的第1、2和3号元素；通过步骤305）获得每次连续充电的充电电量，以及每次连续放电的放电电量。1次连续充电和1次连续放电构成1次完整的充放循环，则为第1次循环的充电电量、为第1次循环的放电电量，为第2次循环的充电电量、为第2次循环的放电电量，以此类推。
41.306)判断是否为偶数，若不是偶数，则在末尾补零，使得变为偶数数组，更新和，更新后的为完整的随机充放循环特征序列。
42.储能计算单元工作过程具体包括以下步骤：储能的额定容量公式： (3)
式中：为储能的额定容量；为第次充放循环的储能容量；为第次循环的充电容量；为第次循环的放电容量；为第次循环的容量补给，其中；为充放电循环次数；当时，，，第次循环的容量补给为；否则，；储能的额定功率公式：
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(4)式中：为储能的额定功率；为日充放电量需求第三更新数组中第个元素。