基于通信基站储能的虚拟电厂构建及运行关键技术研究

论文总字数：18205字

摘 要

近些年来随着5G的快速发展，尤其是华为5G技术的取得重大技术成果，许许多多的5G通信基站建起来了，而每个通信基站都有一个储能系统作为它本身的备用电源。我们通过调研储能系统的储能配置状况来建立对应的基站储能模型。除此之外，我们还基于FCM算法对散布的基站储能资源进行动态优化聚合，聚合后他们每类的调控特性相似，便于集中控制。根据配网的分层分区情况，各个区域独自形成虚拟电厂。提出基于通信基站储能配置的分层分区功率平衡的多区域虚拟电厂联合优化调度策略。

关键词：储能系统；储能负荷聚合；虚拟电厂；优化调度

Abstract

In recent years, with the rapid development of 5g, especially Huawei's 5g technology, many 5g communication base stations have been built, and each communication base station has an energy storage system as its own backup power supply. We establish the corresponding base station energy storage model by investigating the energy storage configuration of the energy storage system. In addition, we also use FCM algorithm to dynamically optimize and aggregate the distributed energy storage resources of base stations. After aggregation, their regulation characteristics are similar, which is convenient for centralized control. According to the hierarchical division of distribution network, each area forms a virtual power plant alone. Based on the energy storage configuration of communication base station, a multi area virtual power plant joint optimal scheduling strategy is proposed.

Key words: energy storage system; energy storage load aggregation; virtual power plant; optimal scheduling

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引言 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 采用相关理论与方法 1

1.2.1 分层分区介绍 1

1.2.2 边缘计算 1

1.2.3 研究方法 2

第二章 虚拟电厂研究综述 2

2.1 虚拟电厂概述 2

2.2 虚拟电厂研究状况 3

2.2.1 模型搭建问题 3

2.2.2 优化调度问题 3

2.2.3 运行控制问题 4

2.2.4 市场竞价问题 4

2.3虚拟电厂的关键技术问题 5

2.3.1 基于多代理系统对虚拟电厂进行协调控制 5

2.3.2 采用高效聚合方法实现互补合作 5

2.3.3 建立开放可靠的通信系统 5

2.4虚拟电厂的展望 6

第三章 储能系统 7

3.1 储能系统配置状况 7

3.2 储能系统调节潜力评估技术 7

3.3 储能系统模型 7

第四章 储能负荷聚类 8

4.1 基于FCM算法的储能系统聚类 8

4.2 确定最佳c的值 8

第五章 功率平衡的多区域虚拟电厂联合优化调度策略 9

5.1 多区域虚拟电厂的结构 9

5.2 虚拟电厂自律分散控制策略 9

5.3 虚拟电厂日前优化调度模型 10

5.4 虚拟电厂日内优化调度模型 11

第六章 算例分析 13

6.1 日前优化 14

6.2 日内优化 15

第7章 总结 16

致谢 17

参考文献 18

第一章 引言

1.1 选题背景与意义

虚拟电厂是泛在电力物联网的典型应用，通过虚拟电厂平台可以汇聚大量的用户侧资源，实现对于需求侧资源的充分利用。近年来，超大城市电力负荷特性恶化，负荷增速高于电量增速，峰谷差增大，同时随着新能源发电大量接入、外来电力比重不断增加，系统调峰困难矛盾凸显，这些日益突出的问题都对电力系统的系统调控能力提出了新的要求和挑战。储能系统作为虚拟电厂的重要基础和重要组成部分，可以抑制可再生能源出力的波动大小，也可以使可再生能源发电的并网运行能力得到加强；还可以在电网中起到削峰填谷、减少备用容量等一些其它作用，能够增加虚拟电厂的可控性、灵活性和清洁性，从而使得整个系统运行更加经济和更加可靠。上海市作为中国5G首发的城市，中国铁塔上海公司在原有7000座通信基站的基础上承接上海三大运营商5G基站建设需求1.3万个，目前完成交付3700个。每个移动基站均配有容量均值约4kWh的储能电池作为备用电源，因此移动基站是优良的虚拟电厂建设资源。

1.2 采用相关理论与方法

1.2.1 分层分区介绍

电压等级很多，传输为了减小线路损耗而采取高压传输，所以根据使用者的需要而进行降压。对于某个区域，以高压系统作为纽带，下设相对于高压系统较低的低压系统。例如：2003年的上海220KV电力系统网络实行了，以500KV电力系统作为纽带下分两个220KV区域电力系统，在主保护正常运行的情况下，能实现这两个220KV系统的暂态稳定。区域内部线路互联相当紧密的电网，但区域与区域之间线路较少，所以各个区域之间基本是互不影响的。如果其中一个220KV系统发生故障，其不会对另一个220KV区域系统以及500KV区域电力系统造成影响。分层分区后，对于负责调度的人员来说，总的来说就是电网的线路变得简单明了了，网络潮流的分配走向也更加合理了。

1.2.2 边缘计算

随着边缘计算技术的发展，越来越多的终端设备应用可以直接进行复杂运算并上传计算后的数据到数据中心实现二次服务与计算。从地理位置上看，边缘数据中心较传统云数据中心更接近终端设备、用户，有利于预防延迟应用服务请求，继而影响服务质量。

边缘计算属于新的计算模式，利用资源优化配置，使计算、传输、存储和应用能力更加智能化，具有优势互补、深度协调的资源调度能力，是一种.集云、网络、终端和智能于一体的新型计算模式。

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