本发明涉及储能系统优化配置领域，特别涉及一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法。
背景技术：
1、近年来，随着光伏等新能源快速增长，电力系统的负担日渐加大，如何利用好新能源让电网绿色低碳发展成为研究的一个重要方向。虽然光伏具有可再生、环境友好等巨大优点，但是其出力具有间接性以及不确定性，使得电力系统运行面临严峻挑战，电能质量下降，具有一定的安全隐患。
2、想要最大程度利用好光伏资源，需要考虑到合理消纳光伏，减少其出力带来的波动性，在合适的时间段进行削峰填谷，降低电网的供电成本。近几年因储能系统能够快速响应，充放电过程能增强电网调节灵活性等优点，受到了众多研究者的关注。储能能量时移的特性能够在光伏出力过剩的情况下储存电能，在电网负荷重的情况下释放电能，合理消纳光伏，在一定程度上减少光伏等绿色电力的浪费，保证配电网低碳发展。但在新型电力系统背景下，储能配置的成本仍旧过高，因此亟需一种低碳经济储能优化配置方法。
技术实现思路
1、本发明提出一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，采用内层以储能系统安装位置和容量作为决策变量，对光伏出力、储能运行条件进行约束，综合考虑储能运行成本，使用yalmip调用cplex求解器求解储能运行状态，外层改进非支配遗传鲸鱼算法对光伏消纳率、成本以及碳排放量迭代寻优。对比多目标粒子群以及多目标遗传算法，能够更加兼顾经济成本和配电网电能质量，最大程度实现对新能源的消纳，保证绿色新型电力系统稳定运行。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，包括步骤：
3、步骤s1：建立配电网储能模型，输入系统基准电压、线路参数、负荷参数；
4、步骤s2：考虑储能配置的经济性，内层选取储能系统安装位置、容量作为决策变量，满足储能运行条件约束、光伏系统出力约束以及配电网功率平衡约束的条件，考虑主网出力情况，建立储能运行模型；
5、步骤s3：计及光伏消纳率以及低碳经济因素，外层选取储能装置年运行成本、光伏消纳率以及碳排放量作为目标函数，建立储能优化配置模型；
6、步骤s4：采用改进的基于非支配排序鲸鱼优化算法用于储能优化配置求解。
7、具体的，所述步骤s1中，选取标准ieee-33节点作为基础配电网模型，将该配电网的基准电压、线路参数以及负荷参数输入系统中。
8、具体的，所述步骤s2中，内层设置储能系统安装位置以及容量作为决策变量，综合考虑主网出力情况，设置主网出力成本最小作为内层目标函数，其表达式为：
9、
10、式中，ce表示24小时对应的分时电价，pgrid表示主网有功出力；
11、建立yalmip工具箱相关约束，储能选址节点约束表达式为：
12、c＝[c,1≤xess≤ness,max]
13、式中，xess为储能允许安装的节点，ness,max为储能允许安装的节点上限；
14、储能建立容量上下限约束表达式为：
15、c＝[c,pess,min≤pess≤pess,max]
16、储能荷电状态约束表达式为：
17、
18、式中，soc,min、soc,max分别为储能系统荷电状态的下限和上限；ηess表示储能系统充放电功率，eess表示储能系统前一时刻剩余容量；
19、储能充放电状态约束表达式为：
20、c＝[c,udch+uch≤1]
21、式中，udch、uch分别为储能系统放电状态和充电状态；
22、光伏出力约束表达式为：
23、c＝[c,ppv,min≤ppv≤ppv,max]
24、式中，ppv,min、ppv,max分别为光伏出力的下限和上限；
25、发电机约束表达式为：
26、
27、式中，pg,min、pg,max分别为发电机允许安装功率容量的下限和上限；
28、配电网潮流约束表达式为：
29、c＝[c,pload-pgrid-ppv-pg+pess,ch-pess,dch＝0]
30、式中，pload表示配电网负荷功率，pess,ch、pess,ch分别为储能系统充放电功率。
31、具体的，所述步骤s3中，计及光伏消纳率以及低碳经济因素，选取储能装置年运行成本作为目标函数：
32、f1＝gbuy+gloss+gpv+gpb+gess
33、式中，gbuy表示储能系统购电成本；gloss表示网损费用；gpv表示储能系统为光伏提供的无功功率费用；gpb表示储能系统充放电费用；gess表示储能系统成本费用；
34、其中，储能系统购电成本gbuy表达式为：
35、
36、式中，y表示储能系统可用周期；δyt表示充放电电价差；表示储能系统在充放电过程中的容量使用率，sc表示国家对储能系统的度电补贴；
37、其中，网损费用gloss表达式为：
38、
39、式中，t表示储能系统运行天数，ploss表示电网损耗功率；
40、其中，储能系统为光伏提供的无功功率费用gpv表达式为：
41、
42、其中，储能系统充放电费用gpb表达式为：
43、
44、式中，pch、pdch分别为储能系统充电功率和放电功率；
45、其中，储能系统成本费用gess表达式为：
46、
47、式中，τ为折现率；eess表示储能系统投入时的总容量大小；cpess和ceess分别表示储能系统功率和容量的平均系数；
48、选取光伏消纳率作为目标函数：
49、
50、式中，pppv表示光伏的消纳功率；
51、选取储能碳排放量作为目标函数：
52、
53、式中，cco2表示二氧化碳的单位成本；εg表示购电功率的二氧化碳排放系数。
54、具体的，所述步骤s4中，采用改进的基于非支配排序鲸鱼优化算法用于储能优化配置求解；
55、外层采用快速非支配排序方法首先对种群进行非支配排序得到新的种群，并将得到的这个新种群和之前的种群组合得到一个全新种群，重新对全新种群快速非支配排序，从其pareto前沿中选择个体作为最优解；
56、在0-1之间随机生成概率p，若p大于0.5，则采用气泡网攻击捕食算子，具体表达式为：
57、
58、式中，l是[-1,1]间的随机数，b是用于定义对数螺旋形状的常数，x*(t)是当前最优解，dt是鲸鱼个体与猎物之间的绝对值距离；
59、若p小于0.5，并且收敛因子小于1时，采用收缩包围捕食算子攻击捕食，具体表达式为：
60、
61、式中，x*(t)是当前最优解，a是收敛因子，d是个体与最优个体之间的绝对值距离，r是[0,1]之间的随机数；
62、若p小于0.5，并且收敛因子大于1时，采用随机搜索捕食，具体表达式为：
63、
64、式中，xrand(t)表示鲸鱼的随机个体；
65、通过选择捕食方式，进行鲸鱼位置更新，重新得到新种群，并与旧种群重新组合，再快速非支配排序，得到最优解集，经过迭代，判断是否满足终止条件。
66、本发明将光伏消纳率作为实现的主要目标，在保证低碳经济的基础上，通过合理的储能优化配置，调整储能的运行策略，最终实现光伏的最大消纳。内外层算法的相互配合，不断寻优，最终得到合适的储能优化策略，从而实现经济成本的降低，收益的增高，系统电能质量的提升。相比于传统的粒子群等智能优化算法，本发明改进的内外层储能优化配置算法具有更精准寻优的能力。
1.一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，其特征在于：所述步骤s2中，内层选取储能系统安装位置、容量作为决策变量，，综合考虑主网出力情况，设置主网出力成本最小作为内层目标函数，其表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，其特征在于：所述步骤s3中，计及光伏消纳率以及低碳经济因素，选取储能装置年运行成本作为目标函数：
4.根据权利要求1所述的一种计及光伏消纳率的低碳经济储能优化配置方法，其特征在于：所述步骤s4中，采用改进的基于非支配排序鲸鱼优化算法用于储能优化配置求解；
