储能装置容量选择方法及装置
阅读：643发布：2024-02-16
专利汇可以提供储能装置容量选择方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供一种储能装置容量选择方法及装置。其中，方法包括：获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本；根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果。本发明实施例提供的储能装置容量选择方法及装置，能获得更准确的容量选择结果。，下面是储能装置容量选择方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种储能装置容量选择方法，其特征在于，包括：
获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；
对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署所述可选容量的储能装置的总成本；
根据加入每一所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一所述可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；
其中，所述收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；所述储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
2.根据权利要求1所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，根据所述收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益的具体步骤包括：
对于加入任一可选容量的储能装置后的任一计费周期，根据所述任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长，根据所述初始最大功率和最大充放电时长，获取加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值，使得所述任一计费周期的需量电费收益最大；
将所述加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值作为所述收益模型的初始化条件，根据粒子群算法和所述收益模型，获取所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得所述任一计费周期的储能收益最大；
根据所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获取加入所述任一可选容量的储能装置后所述任一计费周期的最大储能收益。
3.根据权利要求2所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，根据粒子群算法和所述收益模型，获取所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得所述任一计费周期的储能收益最大的具体步骤包括：
若判断获知根据粒子群算法进行上一次迭代的结果处于局部收敛，则对上一次迭代的结果进行优化，使得优化前后局部收敛的单位时间的起始时间点储能装置的剩余电量相同、结束时间点储能装置的剩余电量相同，且所述单位时间内加入储能装置后的负荷不超过所述加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值；
根据优化后的上一次迭代的结果进行本次迭代。
4.根据权利要求2所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，所述根据所述任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长的具体步骤包括：
根据所述任一可选容量获取初始最大功率和初始最大充放电时长；所述初始最大功率与所述初始最大充放电时长的乘积等于所述任一可选容量；
根据所述初始最大充放电时长、预设的年衰减率，以及所述任一计费周期对应的加入储能装置的年数，获取所述最大充放电时长。
5.根据权利要求1所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益的具体步骤包括：
根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益；
将加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益之和，作为获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益。
6.根据权利要求5所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，所述根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益的具体步骤包括：
对于加入所述可选容量的储能装置后的每一年，获取加入所述可选容量的储能装置后所述每一年包括的各计费周期的最大储能收益的平均值；
将所述平均值与所述每一年包括的计费周期的数量的乘积，作为加入所述可选容量的储能装置后所述每一年的最大收益。
7.根据权利要求1至6任一所述的储能装置容量选择方法，其特征在于，对于每一可选容量，获取部署所述可选容量的储能装置的总成本的具体步骤包括：
根据单位容量的造价和所述可选容量，获取部署所述可选容量的储能装置的总成本。
8.一种储能装置容量选择装置，其特征在于，包括：
计费周期收益获取模块，用于获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；
总收益总成本获取模块，用于对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署所述可选容量的储能装置的总成本；
储能装置容量选择模块，用于根据加入每一所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一所述可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；
其中，所述收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；所述储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的储能装置容量选择方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的储能装置容量选择方法的步骤。
储能装置容量选择方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 储能装置广泛应用于电力系统中的发电、输配电和用户侧领域。电网中储能装置的接入，无论是在削峰填谷还是电网规划发展方面都起着至关重要的作用。用户侧接入储能装置可以减少配电网侧规划的容量，减少用户的需量电费和电量电费，加强供电的可靠性。储能装置主要服务于电费管理，帮助用户降低需量电费和电量电费，以此降低用户电费的总支出。用户侧储能装置在电网中存在的方式有充当负荷运行方式(充电)和充当发电机运行方式(放电)两种形式。一般情况下，用户侧储能装置是在负荷低谷时以负荷运行方式运行，在高峰时以发电机运行方式运行。由于峰谷电价的存在，用户侧储能装置可以在不同时段进行充放电运行，以缩减用户用于购电的费用支出。
[0003] 目前用户侧储能盈利模式包含峰谷价差套利、容量电费管理、需求侧响应、提高供电可靠性等，其中峰谷价差套利为大多数用户侧储能项目主要盈利模式，而峰谷价差受地域和政策影响较大。峰谷电价政策通过价格杠杆引导用户积极参与电力需求响应，用户会主动选择在电价低谷时段多用电，在电价高峰时段少用电，起到削峰填谷作用，减小电力调峰需求。
[0004] 对于用户侧储能装置接入的功能评价，一般对其接入后的经济收益进行评估，以此来评价储能装置的优越性。对储能装置容量的选择，一般基于接入不同容量的储能装置后所产生的经济收益。然而，经济收益与储能装置的运行策略有着紧密的联系，只有当储能装置的运行策略达到最优时，其产生的收益才能达到最大。现有技术无法获取储能装置长期的最优运行策略，而一般是通过获取典型24小时储能装置的最优运行策略来评估每天的经济收益，从而获得长期(如一年或几年)经济收益的评估结果。因此，现有技术获得的典型24小时的最优运行策略，可能只是局部最优方案，而不是全局最优方案，导致获得的长期经济收益的评估结果的准确性较差，进而导致无法选择合适的储能装置容量，造成储能装置实际产生的经济收益无法达到预期及资源浪费。
发明内容
[0006] 第一方面，本发明实施例提供一种储能装置容量选择方法，包括：
[0007] 获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；
[0008] 对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署所述可选容量的储能装置的总成本；
[0009] 根据加入每一所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一所述可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；
[0010] 其中，所述收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；所述储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0011] 优选地，根据所述收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益的具体步骤包括：
[0012] 对于加入任一可选容量的储能装置后的任一计费周期，根据所述任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长，根据所述初始最大功率和最大充放电时长，获取加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值，使得所述任一计费周期的需量电费收益最大；
[0013] 将所述加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值作为所述收益模型的初始化条件，根据粒子群算法和所述收益模型，获取所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得所述任一计费周期的储能收益最大；
[0014] 根据所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获取加入所述任一可选容量的储能装置后所述任一计费周期的最大储能收益。
[0015] 优选地，根据粒子群算法和所述收益模型，获取所述任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得所述任一计费周期的储能收益最大的具体步骤包括：
[0016] 若判断获知根据粒子群算法进行上一次迭代的结果处于局部收敛，则对上一次迭代的结果进行优化，使得优化前后局部收敛的单位时间的起始时间点储能装置的剩余电量相同、结束时间点储能装置的剩余电量相同，且所述单位时间内加入储能装置后的负荷不超过所述加入储能装置后所述任一计费周期的最大实际负荷的最小值；
[0017] 根据优化后的上一次迭代的结果进行本次迭代。
[0018] 优选地，所述根据所述任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长的具体步骤包括：
[0019] 根据所述任一可选容量获取初始最大功率和初始最大充放电时长；所述初始最大功率与所述初始最大充放电时长的乘积等于所述任一可选容量；
[0020] 根据所述初始最大充放电时长、预设的年衰减率，以及所述任一计费周期对应的加入储能装置的年数，获取所述最大充放电时长。
[0021] 优选地，对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益的具体步骤包括：
[0022] 根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益；
[0023] 将加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益之和，作为获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益。
[0024] 优选地，所述根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后每年的最大收益的具体步骤包括：
[0025] 对于加入所述可选容量的储能装置后的每一年，获取加入所述可选容量的储能装置后所述每一年包括的各计费周期的最大储能收益的平均值；
[0026] 将所述平均值与所述每一年包括的计费周期的数量的乘积，作为加入所述可选容量的储能装置后所述每一年的最大收益。
[0027] 优选地，对于每一可选容量，获取部署所述可选容量的储能装置的总成本的具体步骤包括：
[0028] 根据单位容量的造价和所述可选容量，获取部署所述可选容量的储能装置的总成本。
[0029] 第二方面，本发明实施例提供一种储能装置容量选择装置，包括：
[0030] 计费周期收益获取模块，用于获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、所述各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；
[0031] 总收益总成本获取模块，用于对于每一可选容量，根据加入所述可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署所述可选容量的储能装置的总成本；
[0032] 储能装置容量选择模块，用于根据加入每一所述可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一所述可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；
[0033] 其中，所述收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；所述储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0034] 第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，执行所述程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的储能装置容量选择方法的步骤。
[0035] 第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的储能装置容量选择方法的步骤。
[0036] 本发明实施例提供的储能装置容量选择方法及装置，通过获取使得用户侧获得每一计费周期的最大储能收益的该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获得加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，从而能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。附图说明
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038] 图1为根据本发明实施例提供的储能装置容量选择方法的流程示意图；
[0039] 图2为根据本发明实施例提供的储能装置容量选择装置的结构示意图；
[0040] 图3为根据本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
[0041] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 为了克服现有技术的上述问题，本发明实施例提供一种储能装置容量选择方法及装置，其发明构思是，假设在某一历史时刻在用户侧加入储能装置，基于历史负荷，通过获取用户侧加入储能装置后，满足约束的条件下，储能装置的全时段(整个计费周期而不是计费周期中的某段时间)运行策略，获取不同储能容量的最大历年总收益，从而根据不同可选容量的储能装置的最大历年总收益和部署总成本，选择合适容量的储能装置，可以在当前时刻或未来的某一时刻加入用户侧。
[0043] 图1为根据本发明实施例提供的储能装置容量选择方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：步骤S101、获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益。
[0044] 其中，收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0045] 具体地，储能收益，指用户侧加入储能装置后减少的电费支出。
[0046] 对于加入储能装置后的第j个计费周期(简称“第j个计费周期”)，储能收益为需量电费收益S1和电量电费收益S2之和，记为Rj。
[0047] Rj＝S1+S2
[0048] 需量电费，指根据计费周期内的最大实际负荷计量的电费。因此，需量电费收益S1，为通过加入储能装置减少计费周期内的最大实际负荷获取的收益。
[0049] 电量电费，指根据计费周期内的用电总量计量的电费。由于用于侧现有负荷均按照需量电费方式收费，因此，可以通过控制储能装置的充放电合理利用峰谷电价差来获取电量电费收益S2。
[0050] 对于第j个计费周期，储能装置在该计费周期内全时段可充放电情况下，考虑该计费周期内全时段历史负荷和储能装置充放电功率的影响，需量电费收益S1和电量电费收益S2的计算公式分别为
[0051] S1＝[max(Pid)-max(Pid-Pib)]α，i∈(1,2,3,...,m)
[0052]
[0053] 其中，Pib表示该计费周期内第i时刻储能装置的放电、充电功率(简称“充放电功率”)，单位可以为kW，Pib＞0表示储能装置放电，Pib＜0表示储能装置充电；α表示需量电费的单位价格，单位为元/kW，例如α的取值可以为38元/kW；Pid表示该计费周期内第i时刻用户侧的历史负荷(简称“历史负荷”)；ei表示第i时刻的电量电费的单位价格，单位为元/kW·h；m表示计费周期内的总时刻数。
[0054] 计费周期一般为月；计费周期内的相邻两个时刻之间的时间间隔一般为15分钟。例如，以计费周期为月(以30天计)，时间间隔为小时为例，m＝24×4×30＝2880。
[0055] 需要说明的是，电量电费的单位价格为分时电价，即峰谷电价。
[0056] 对于第j个计费周期，收益模型以最大化储能收益Rj为目标，收益模型的目标函数为max(Rj)。
[0057] 需要说明的是，储能装置的容量与历史负荷最大值有关，储能装置的容量限制了储能装置的充放电功率和时长，因此，对于每一可选容量，根据每个计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，对收益模型进行最优化求解，获取该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列和加入该可选容量的储能装置后该计费周期的最大储能收益。储能装置在该计费周期内以上述获取的该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列进行充放电，用户侧可以获得上述加入该可选容量的储能装置后该计费周期的最大储能收益。
[0058] 步骤S102、对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本。
[0059] 具体地，对于每一可选容量，获取加入该可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益之后，可以根据加入该可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入该可选容量的储能装置至今的最大总收益，作为最大历年总收益。
[0060] 由于储能装置可以长期运行且成本较高，一般考虑长期的收益，例如多年的收益。
[0061] 根据加入该可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，可以直接将各计费周期的最大储能收益求和，获取加入该可选容量的储能装置至今的最大总收益，也可以采用任一种合适的数据处理方法对各计费周期的最大储能收益进行处理，以获取加入该可选容量的储能装置至今的最大总收益。对此，本发明实施例不作具体限制。
[0062] 对于每一可选容量，可以根据该可选容量获取部署该可选容量的储能装置的总成本。
[0063] 步骤S103、根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果。
[0064] 具体地，可以根据预设的条件、加入各可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署各可选容量的储能装置的总成本，从各可选容量中选择一个可选容量作为储能装置容量选择的结果。
[0066] 本发明实施例通过获取使得用户侧获得每一计费周期的最大储能收益的该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获得加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，从而能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0067] 基于上述各实施例的内容，根据收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益的具体步骤包括：对于加入任一可选容量的储能装置后的任一计费周期，根据任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长，根据初始最大功率和最大充放电时长，获取加入储能装置后任一计费周期的最大实际负荷的最小值，使得任一计费周期的需量电费收益最大。
[0068] 具体地，对于任一可选容量Wmax，为了获取第j个计费周期的最大储能收益，先获取加入储能装置后任一计费周期的最大实际负荷DCT的最小值，以使得该计费周期的需量电费收益最大。
[0069] 可以理解的是，若该计费周期内第i时刻的历史负荷为Pid，由于加入了储能装置，储能装置第i时刻的充放电功率为Pib，因此，加入储能装置后，第i时刻用户侧的实际负荷为Pid-Pib。由于Pid是确定的，储能装置的容量为Wmax也是确定的，通过优化可以获取max(Pid-Pib)的最小值，当DCT＝max(Pid-Pib)取上述最小值时，需量电费收益S1最大。
[0070] 获得最小DCT的目标函数为min(DCT|Pd,Pmax,Hmax,n)。
[0071] 其中， 表示该计费周期的历史负荷的时间序列；Pmax表示初始最大功率；Hmax,n表示最大充放电时长；n表示该计费周期属于加入可选容量的储能装置后的第n年。
[0072] 初始最大功率Pmax(不考虑正负值分别表示放电、充电，仅取绝对值)，指储能装置的额定功率，一般为最大历史负荷的10～40％；最大充放电时长，指储能装置在初始最大功率下进行充电的最大时长。
[0073] 储能装置的容量限制了储能装置的充放电功率和时长，因此，根据可选容量Wmax可以获取若干组初始最大功率和最大充放电时长。根据每组初始最大功率和最大充放电时长，可以分别获取DCT的最小值。
[0074] 获得最小DCT的约束条件有两个，约束条件1为大于DCT的最大充放电功率不能超过Pmax；约束条件2为任何一个放电过程(削峰)的初始剩余电量和结束剩余电量均不能超过可选容量的限制。
[0075] 可以理解的是，DCT的取值范围为min(Pd)至max(Pd)之间。其中，min(Pd)指P1d,d d d d dP2 ,…,Pi ,…, 中的最小值，max(Pd)指P1 ,P2 ,…,Pi ,…, 中的最大值。
[0076] 获得最小DCT的目标函数的运算逻辑包括：
[0077] 计算出DCT与max(Pd)之间的起止点以及所需放电量；
[0078] 计算放电前的最大剩余电量，即可充电时段满负荷充电的最大剩余电量；
[0079] 计算单次放电过程结束后的剩余电量。
[0080] 对于获得最小DCT的目标函数，需要先进行初始化。初始化是时，将Pd的平均值(即P1d,P2d,…,Pid,…, 的平均值)作为输入，如果上述两个约束条件均满足，则输出值等于输入值；如果上述两个约束条件中的任一个不满足，则在原目标函数上添加超出上述两个约束条件的惩罚项，以输出一个比输入值大的输出值。
[0081] 根据初始化后的目标函数，可以采用共轭梯度法获得DCT的最小值，即为最优的DCT。
[0082] 将加入储能装置后任一计费周期的最大实际负荷的最小值作为收益模型的初始化条件，根据粒子群算法和收益模型，获取任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得任一计费周期的储能收益最大。
[0083] 具体地，对于任一计费周期，将上述步骤获得的DCT的最小值作为收益模型的初始化条件。
[0084] 可以理解的是，收益模型的初始化条件还包括 即不充电也不放电。
[0085] 对于第j个计费周期(属于加入储能装置后的第n年)，收益模型以最大化储能收益Rj为目标，收益模型的目标函数为max(Rj)。
[0086] 初始条件为假设0时刻储能装置的电量已满。
[0087] SOC0＝Wn＝Pmax×hmax,n
[0088] 其中，SOC0表示储能装置在该计费周期0时刻的电量；Wn表示储能装置在该计费周期的实际容量。
[0089] 可以采用粒子群算法获取收益模型的最优解，对该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列进行优化，使得该计费周期的储能收益最大。
[0090] 收益模型的约束条件包括实际负荷约束、剩余电量(实际电量，State of Charge，简称SOC)约束和最大功率约束。
[0091] 实际负荷约束，指优化过程中实际负荷不能大于负荷阈值DCT。最终结果中，需量电费收益优先级高于电量电费收益优先级。
[0092] 负荷阈值
[0093] 剩余电量约束，指任意一个时刻i(第i时刻)储能装置的剩余电量SOCi(State of Charge，简称SOC)要在0与Wn之间，即
[0094] 0＜SOCi≤Wn
[0095] 储能装置充电时SOCi＝SOCi-1-PibΔt
[0096] 储能装置放电时SOCi＝SOCi-1-PibΔt
[0097] 其中，Δt表示两个相邻两个时刻之间的时长，一般为1小时。
[0099] 采用任一种粒子群算法(Particle Swarm Optimization，简称PSO)对收益模型的b b b b b b目标函数进行最大化求解，获取P1 ,P2 ,…,Pi ,…, 的最优解。将P1 ,P2 ,…,Pi ,…, 分别作为粒子，初始值均为0，所有粒子都有一个由优化函数决定的最优值，同时每个粒子都有一个速度决定其变化的方向和距离。
[0100] 例如，可以采用协调进化粒子群算法，也可以采用其他粒子群算法，本发明实施例对此不作具体限制。
[0101] 由于收益模型含有约束条件，需要利用罚函数法将该含有约束的模型变换成不含约束的模型进行最优化求解。对于罚函数法，可以采用任一种外罚函数法。
[0102] PSO寻优过程中，始终保证粒子更新点满足上述收益模型的约束条件，以减少在计算可行域中的搜索时间。
[0103] 根据任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获取加入任一可选容量的储能装置后任一计费周期的最大储能收益。
[0104] 具体地，获取该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，将该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列、历史负荷数据和历史电价数据代入该计费周期的储能收益的计算公式，即可获得该计费周期的最大储能收益。
[0105] 本方面实施例通过先获取最大实际负荷的最小值，固定需量电费收益，在此基础上优化电量电费收益，从而获得计费周期的最大储能收益，能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，从而能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0106] 基于上述各实施例的内容，根据粒子群算法和收益模型，获取任一计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，使得任一计费周期的储能收益最大的具体步骤包括：若判断获知根据粒子群算法进行上一次迭代的结果处于局部收敛，则对上一次迭代的结果进行优化，使得优化前后局部收敛的单位时间的起始时间点储能装置的剩余电量相同、结束时间点储能装置的剩余电量相同，且单位时间内加入储能装置后的负荷不超过加入储能装置后任一计费周期的最大实际负荷的最小值；根据优化后的上一次迭代的结果进行本次迭代。
[0107] 粒子群算法包括多次迭代过程，迭代的次数为预设的迭代次数，一般可选为20次。
[0108] 具体地，由于是进行全时段的优化，进行最优化求解的变量较多(例如m＝2880时有2880个)，某一次迭代的结果可能处于局部收敛，无法继续迭代，但局部收敛的结果对于全局而言并不一定是最优的。
[0109] 根据粒子群算法进行上一次迭代，获取上一次迭代的结果之后，判断该上一次迭代的结果是否处于局部收敛，若上2次迭代的总收益差值小于预设值ε可判断为局部收敛；
[0110] 若不处于，则直接根据上一次迭代的结果将迭代后的Pib重新输入，进行本次迭代；
[0111] 若处于，则要采用单位时间优化策略对上一次迭代的结果进行优化，具体对单位时间内的收益进行优化，根据优化结果完成本次迭代。
[0112] 需要说明的是，计费周期包括多个单位时间，每个单位时间包括多个时刻。例如，计费周期为月，相邻两个时刻之间的时间间隔为小时为例，单位时间可以为天。
[0113] 对于存在局部收敛结果将上次迭代生成的Pib顺序按照单位时间切分为片段，对于任意一个单位时间片段，单位时间优化策略的基本原理为保持该单位时间最大实际负荷不超过通过之前的步骤获取的DCT的最小值，并保持上一次迭代的结果(充放电功率曲线)中该单位时间的起始时间点储能装置的SOC、结束时间点储能装置的SOC不变，对该单位时间各时刻的充放电功率进行优化。
[0114] 单位时间优化前后，该单位时间充放电功率曲线的积分相同，说明任意片段单位时间优化前后，该片段的结束时间点储能装置的SOC不变。
[0115] 采用单位时间优化策略的优点是保证任何某个单位时间的优化结果不影响其他未开展该步骤进行优化的结果，即单个单位时间的局部优化不会对收益模型的约束条件产生冲突，从而影响之前迭代结果的有效性。此策略可以有效避免多变量(m＝2880)优化时陷入局部最优的缺陷，同时可以大幅度提升计算速度。
[0116] 本发明实施例通过在迭代结果为局部收敛时进行对该迭代结果进行优化，能获得全局最优解，能获得全时段的充放电功率的时间序列，从而能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0117] 基于上述各实施例的内容，根据任一可选容量获取初始最大功率和最大充放电时长的具体步骤包括：根据任一可选容量获取初始最大功率和初始最大充放电时长；初始最大功率与初始最大充放电时长的乘积等于任一可选容量。
[0118] 需要说明的是，初始最大充放电时长，指首次部署储能装置时，储能装置在初始最大功率下进行充电的最大时长。初始最大功率与初始最大充放电时长的乘积等于可选容量。
[0119] 具体地，对于任一可选容量，可以根据预设的储能初始配置表，获取若干组初始最大功率和初始最大充放电时长。表1示出了储能初始配置表的一个例子。
[0120] 表1储能初始配置表
[0121]初始最大功率(kW) 初始最大充放电时长(h) 可选容量(kWh)
2 1 2
2 2 4
3 1 3
… … …
50 1 50
50 2 100
2 1 2
2 2 4
3 1 3
… … …
50 1 50
50 2 100
[0122] 根据初始最大充放电时长、预设的年衰减率，以及任一计费周期对应的加入储能装置的年数，获取最大充放电时长。
[0123] 具体地，由于储能装置一般采用蓄电池进行储能，蓄电池的实际容量随着充放电次数的增加会产生衰减，最大充放电时长会相应缩短。
[0124] 计费周期对应的加入储能装置的年数，指该计费周期属于加入可选容量的储能装置后的第几年。
[0125] 对于加入可选容量的储能装置后第n年包括的每一计费周期，该计费周期的最大充放电时长Hmax,n的计算公式为
[0126] Hmax,n＝Hmax(1-η)n-1
[0127] 其中，Hmax表示初始最大充放电时长；η表示预设的年衰减率，一般为3％左右。
[0128] 本发明实施例通过初始最大充放电时长、预设的年衰减率和加入储能装置的年数，获取不同计费周期的最大充放电时长，考虑了电池性能的衰减，能获得更准确的最大充放电时长，从而能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，并能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0129] 基于上述各实施例的内容，对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益的具体步骤包括：根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后每年的最大收益。
[0130] 需要说明的是，每年包括多个计费周期。
[0131] 对于加入可选容量的储能装置后的每一年，可以直接将该年包括的各计费周期的最大储能收益求和，作为加入该可选容量的储能装置后该年的最大收益，也可以采用任一种合适的数据处理方法对该年包括的各计费周期的最大储能收益进行处理，以获取加入该可选容量的储能装置后该年的最大收益。对此，本发明实施例不作具体限制。
[0132] 将加入可选容量的储能装置后每年的最大收益之和，作为获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益。
[0133] 具体地，对于每一可选容量，加入该可选容量的储能装置至今有n年，加入可选容量的储能装置后第1年、第2年至第n年的最大收益分别为B1,B2,…,Bn，则加入该可选容量的储能装置后的最大历年总收益B可以通过如下公式获取：
[0134] B＝B1+B2+…+Bn
[0135] 本发明实施例通过根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后每年的最大收益，并根据每年的最大收益获得最大历年总收益，能获得更准确的长期收益(最大历年总收益)，并能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0136] 基于上述各实施例的内容，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后每年的最大收益的具体步骤包括：对于加入可选容量的储能装置后的每一年，获取加入可选容量的储能装置后每一年包括的各计费周期的最大储能收益的平均值；将平均值与每一年包括的计费周期的数量的乘积，作为加入可选容量的储能装置后每一年的最大收益。
[0137] 具体地，对于加入可选容量的储能装置后的每一年，可以根据加入可选容量的储能装置后该年包括的各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后该年包括的各计费周期的最大储能收益的平均值；将该平均值与该年包括的计费周期的数量相乘，获得加入可选容量的储能装置后该年的最大收益。
[0138] 例如，计费周期为月，对于加入可选容量的储能装置后的每一年，该年的最大收益等于该年内12个月的最大储能收益的平均值乘以12。
[0139] 本发明实施例通过将每年包括的各计费周期的最大储能收益的平均值与每年包括的计费周期的数量的乘积，作为每年的最大收益，能减少各计费周期的最大储能收益的累积误差，获得更准确的各年的最大收益，从而获得更准确的长期收益(最大历年总收益)，并能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0140] 基于上述各实施例的内容，对于每一可选容量，获取部署可选容量的储能装置的总成本的具体步骤包括：根据单位容量的造价和可选容量，获取部署可选容量的储能装置的总成本。
[0141] 具体地，由于储能装置一般采用蓄电池进行储能，不同容量的蓄电池的部署成本不同，可以根据如下公式获取部署可选容量的储能装置的总成本：
[0142] C1＝Wmaxkw
[0143] 其中，C1表示部署可选容量的储能装置的总成本；Wmax表示可选容量；kw表示储能装置单位容量的造价，一般为1500～2000/(元·kW·h)。
[0144] 本发明实施例通过单位容量的造价和可选容量，获取部署可选容量的储能装置的总成本，能反映不同容量的储能装置的部署成本，从而能获得更准确的部署储能装置的总成本，以选出更合适的储能装置容量。
[0145] 为了便于对本发明各实施例的理解，下面通过一个实例进行说明。
[0146] 采用了某商业体2018年1月的历史负荷数据和历史电费数据。具体为历史负荷数据的时间分辨率(相邻两个时刻之间的时间间隔)为1h，初始最大功率Pmax为500kW，初始最大充放电时长为0.5h，加入储能装置后实际负荷 为2533kW，需量电费的单位价格α为44元/kW，电量电费(分时电费)如表2所示。
[0147] 表2分时电费表
[0148]时刻 价格(元/kWh)
0 0.2071
1 0.2071
2 0.2071
3 0.2071
4 0.2071
5 0.2071
6 0.2071
7 0.6172
8 0.6172
9 0.8959
10 0.8959
11 0.8959
12 0.5911
13 0.5911
14 0.8959
15 0.8959
16 0.5911
17 0.5911
18 0.5911
19 0.8959
20 0.8959
21 0.5911
22 0.5911
23 0.2071
0 0.2071
1 0.2071
2 0.2071
3 0.2071
4 0.2071
5 0.2071
6 0.2071
7 0.6172
8 0.6172
9 0.8959
10 0.8959
11 0.8959
12 0.5911
13 0.5911
14 0.8959
15 0.8959
16 0.5911
17 0.5911
18 0.5911
19 0.8959
20 0.8959
21 0.5911
22 0.5911
23 0.2071
[0149] 获取的DCT的最小值为2397kW。
[0150] 采用现有技术，将适用于典型24小时优化的获取充放电功率的时间序列的方法推广到一个月，优化后的储能装置SOC在一个月中只呈现出2个充放电循环。说明现有技术不能得到满足工程经验的结果。
[0151] 采用本发明实施例提供的方法，每天会出现3个充放电循环，对应了该区域每日存在3个用电高峰价格时段，符合工程经验规律，并且储能装置的利用率更高，也符合工程经验规律。
[0152] 因此，相比现有技术，本发明实施例提供的方法能获得更优的全时段储能装置运行策略，从而能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，并能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0153] 图2为根据本发明实施例提供的储能装置容量选择装置的结构示意图。基于上述各实施例的内容，如图2所示，该装置包括计费周期收益获取模块201、总收益总成本获取模块202和储能装置容量选择模块203，其中：
[0154] 计费周期收益获取模块201，用于获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；
[0155] 总收益总成本获取模块202，用于对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本；
[0156] 储能装置容量选择模块203，用于根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；
[0157] 其中，收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0158] 具体地，对于每一可选容量，计费周期收益获取模块201根据每个计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，对收益模型进行最优化求解，获取该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列和加入该可选容量的储能装置后该计费周期的最大储能收益。储能装置在该计费周期内以上述获取的该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列进行充放电，用户侧可以获得上述加入该可选容量的储能装置后该计费周期的最大储能收益。
[0159] 总收益总成本获取模块202对于每一可选容量，获取加入该可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益之后，可以根据加入该可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入该可选容量的储能装置至今的最大总收益，作为最大历年总收益；对于每一可选容量，可以根据该可选容量获取部署该可选容量的储能装置的总成本。
[0160] 储能装置容量选择模块203可以根据预设的条件、加入各可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署各可选容量的储能装置的总成本，从各可选容量中选择一个可选容量作为储能装置容量选择的结果。
[0161] 本发明实施例提供的储能装置容量选择装置，用于执行本发明上述各实施例提供的储能装置容量选择方法，该储能装置容量选择装置包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述储能装置容量选择方法的实施例，此处不再赘述。
[0162] 该储能装置容量选择装置用于前述各实施例的储能装置容量选择方法。因此，在前述各实施例中的储能装置容量选择方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
[0163] 本发明实施例通过获取使得用户侧获得每一计费周期的最大储能收益的该计费周期内储能装置的充放电功率的时间序列，获得加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，能获得更准确的各计费周期的最大储能收益及长期收益(最大历年总收益)，从而能选择更合适的储能装置容量，选出更符合用户的需求的储能装置容量。
[0164] 图3为根据本发明实施例提供的电子设备的结构框图。基于上述实施例的内容，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302和总线303；其中，处理器301和存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器301用于调用存储在存储器302中并可在处理器301上运行的计算机程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的储能装置容量选择方法，例如包括：获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本；根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；其中，收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0165] 本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的储能装置容量选择方法，例如包括：获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本；根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；其中，收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0166] 此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0167] 本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的储能装置容量选择方法，例如包括：获取各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，根据预先建立的收益模型、各计费周期的历史负荷数据和历史电价数据，分别获取加入每一可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益；对于每一可选容量，根据加入可选容量的储能装置后各计费周期的最大储能收益，获取加入可选容量的储能装置后的最大历年总收益，并获取部署可选容量的储能装置的总成本；根据加入每一可选容量的储能装置后的最大历年总收益和部署每一可选容量的储能装置的总成本，根据预设的条件选择一可选容量作为选择结果；其中，收益模型以最大化加入储能装置后每个计费周期的储能收益为目标；储能收益包括需量电费收益和电量电费收益。
[0168] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0169] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
[0170] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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