申请/专利权人：国网吉林省电力有限公司经济技术研究院;吉林省长春电力勘测设计院有限公司;东北电力大学

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN117973822B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q10/067;G06Q50/02;G06Q50/06;H02J3/32;H02J3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2024.05.21#实质审查的生效;2024.05.03#公开

摘要：本发明涉及一种满足农业机井通电需求的移动储能车预配置及调度方法，属于配电网储能配置及优化调度技术领域。首先考虑了我国北方地区农业机井的用电时空分布特性，建立其灌溉用能数学模型，并基于其用电特性对农业机井用能需求进行柔性化建模，然后计及移动储能车供电准备时间、服务时间及转移时间对其建立时空转移模型，最后根据上述建立模型以日综合供电成本最小为目标配置移动储能车容量，以移动储能车荷电状态一致性最高为目标确定移动储能车的供电路径调度方案。本发明通过设计一种移动储能车为农业机井供电的预配置及调度方法，降低了自然年内灌溉用能高峰月份台区配电变压器重过载风险，提升了低压配电网的供电可靠性。

主权项：1.一种满足农业机井通电需求的移动储能车预配置及调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）基于农业机井用电特性建立灌溉用电量数学模型，并对用电量需求进行柔性化建模：灌溉用电量由下述公式计算得出： 式中：Efarm为每公顷农田单次灌溉所需电能；Pmo为农业机井灌溉时的用电功率；tir为农业机井单次灌溉时的持续时长；Qp为农业机井水泵流量，单位为m3s；HL为扬程高度，即水泵扬水的高度，单位为m，由于水流经过输水管道及附件时存在摩擦阻力会损失部分扬程，所以扬程高度HL为实际扬程的1.1~1.2倍；ρw表示液体密度，单位为kgm3；g为重力加速度，单位为ms2；ηp、ηw分别为水泵的效率、灌溉水利用系数；Wr、Wd分别为每公顷作物日需水量及日有效降水量；可平移负荷是指负荷的供电时段可根据系统运行状态灵活改变的负荷，此类负荷用电曲线只能在不同时段间整体平移，且负荷平移前后不影响用户总电量需求；在灌溉用能高峰期，单台移动储能车难以实时满足多眼农业机井的用电需求；从负荷用电特性角度而言，农业机井灌溉用能时间点受作物生长周期影响，对时间精确度要求并不苛刻，农业机井具备可平移特性，日内负荷平移不影响农业生产，即农业机井负荷可作为可平移负荷在允许平移时间范围内进行平移；农业机井负荷平移表达式为： 式中：为第i眼农业机井在单次调度周期内经负荷平移后的负荷总电量需求；为第i眼农业机井负荷在t时段固有负荷电量需求；Td为单次调度周期时长；为0-1变量，第i眼农业机井在m时段存在农田灌溉时值为1；为第i眼农业机井工作时的额定功率；为农业机井灌溉前准备时长；为第i眼农业机井在m时段的灌溉持续时长，为第i眼农业机井在单次Td内总灌溉时长；农业机井柔性化建模约束条件：（1）电量守恒约束，设可平移负荷可接受的平移区间为[tshs，tshd]，[tshs，tshd]分别为负荷平移时农户可接受的负荷平移起始时间、负荷平移结束时间；则约束可表示为： 式中：为第i眼农业机井在t时段的用电量；（2）可平移负荷调节补偿： 式中：为第i眼农业机井在m时段的平移负荷补偿金额；为可平移负荷平移补偿单价；步骤（2）计及移动储能车供电准备时间、服务时间及平移时间建立时空平移模型，具体是：（1）移动储能车共有充电状态、放电状态以及平移状态3种，根据传输逻辑规则，移动储能车在任一时段在某一负荷处只能保持某一种状态； 式中：mw为某台区内农业机井负荷总数；ΩME为某台区内MESV集合；均为0-1变量，分别表征第k辆MESV在时段t于负荷i处的充放电标志位；为第k辆MESV在时段t由负荷i至负荷j处的平移决策变量；（2）计及移动储能车供电准备时间、供电服务时间及负荷节点间通勤时间的移动储能车供电时间约束如下：首先，移动储能车为农业机井负荷供电时的调度时段应符合用户需求，即调度时段应限制在[tshs，tshd]，移动储能车在某负荷i处供电服务持续时间由农业机井建模部分计算得出；则单台移动储能车应满足供电时间约束为： 式中：tpre为移动储能车到达农业机井负荷所在地后灌溉前后的准备时间；Ωm为某辆MESV的供电负荷集合；βi为0-1变量，用于判断农业机井负荷i是否属于该辆移动储能车的供电负荷集合；ttra为负荷节点间通勤时间；v0表示移动储能车的理想行驶速度，假设v0为30kmh，乡镇道路出现拥堵少，故不考虑交通堵塞对节点间通勤时间的影响；di,j为负荷节点i与j之间的行驶路程；φi,j为0-1变量，当Td存在负荷节点i到j的调度计划时，其值为1；为某辆移动储能车的供电的农业机井的数量；用于计算该辆移动储能车的供电的农业机井集合的总准备时间；步骤（3）根据步骤（1）、步骤（2）建立的模型以日综合供电成本最小为目标，配置移动储能车容量；以移动储能车荷电状态一致性最高为目标，确定移动储能车的供电路径调度方案，具体是：以日综合供电成本最小为目标配置移动储能车容量的目标函数F1由移动储能车单日供电成本Cd及农业机井负荷缺供电惩罚成本两部分组成；则目标函数F1表示为： 移动储能车日供电成本Cd由移动储能车全周期寿命成本折合至每天的日综合成本计算得出；负荷缺供电惩罚成本由负荷总缺供电量和单位负荷缺供电惩罚成本计算得出，定义负荷缺供电量为期望供电量与实际用电量之差；为充分利用各台移动储能车的配置容量，MTSP目标函数设为单次调度周期结束时不同移动储能车荷电状态一致性最高，表示为： 式中：及分别表示某调度周期完成后供电第k辆及第k´辆MESV的荷电状态；单日供电结束后，若存在农业机井负荷缺供电现象，则根据农业机井负荷模型计算该农业机井负荷的期望供电量，再根据实际供电量计算得出缺供电量；表示为： 式中：为单次调度周期内某台区的负荷总缺供电量；σi为0-1变量；表征农业机井i是否存在缺供电现象；为调度周期内负荷i的期望供电量；为调度周期内负荷i的实际供电量；上述移动储能车满足农业机井通电需求的预配置及调度模型的约束条件表示为：（1）移动储能车充放电约束： 式中：分别为MESV在t时段在节点i处的充放电有功功率；分别为MESV在t时段在节点i处的充放电无功功率；分别为MESV在节点i处是否充放电的决策变量，分别为MESV的充放电有功、无功功率上限值；（2）移动储能车荷电状态约束： 式中：分别为MESV的荷电状态上下限；（3）储能电池能量倍率约束： 式中：βn为MESV储能电池的能量倍率；PN为移动储能车的额定有功功率；（4）移动储能车数量约束： 式中：为0-1变量，当MESV在t时刻为负荷i供电时该值为1；ΩL为台区内农业机井负荷集合；为某配电台区内MESV数量上限。

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