[0001] 本发明涉及电网侧储能技术领域，更具体地说，本发明涉及电网侧储能的选址定容协调规划方法。

[0002] 电网侧储能指的是在电网层面上安装和使用储能技术，以帮助管理电力系统的稳定性、可靠性和效率。电网侧储能通常位于输电和配电网络中的关键节点或站点，可以通过储存或释放电能来调节电力系统的供需平衡。

[0003] 电网侧储能是一项关键技术，通过存储多余的电能，并在需要时释放，帮助平衡电力供求，提高电网的稳定性和可靠性。此外，电网侧储能还可以促进可再生能源的更大规模应用，减少对传统能源的依赖，降低碳排放，从而为建设清洁、高效、可持续的能源未来做出贡献。

[0004] 合理的选址和定容能够确保储能系统能够最大限度地发挥作用，提高电力系统的稳定性和可靠性。选址直接影响储能系统与电网的互动性，而定容则决定了储能系统能够承载的电能量，对电力系统的调节能力和经济效益有着直接影响。因此，科学合理的选址定容方案是保障电网侧储能系统高效运行的关键，也是推动清洁能源转型和电力系统升级的重要保障。

[0005] 如今，在电网侧选址定容方面仍然有一些不足，具体体现在以下方面：传统方法可能过于静态化，未能充分考虑电力系统的动态变化和负荷需求的不确定性，导致选址定容方案缺乏灵活性和适应性。此外，部分方法可能未能充分考虑到环境、社会和经济因素对选址的影响，以及储能技术的快速发展可能带来的影响，这可能限制了选址定容方案的全面性和可持续性。

[0006] 例如公开号为：CN117669980A公开的一种多维性能评估的新型配电网光伏选址定容方法，包括：使用配网潮流求解与启发式优化算法相结合的选址定容方法，遍历每组代表性光伏出力模式，获得给定光伏出力模式下对应的非支配方案解集；构建新型配电网技术性能评估模型，获得配电网技术性能指标；使用组合赋权－模糊评价的综合评价方法，对各非支配方案解集进行综合评定，获得综合评价值；根据每种出力模式的全年天数占比加权计算得到最终综合评价值；选取具有最大最终综合评价值的非支配解作为最优光伏选址定容方案，考虑多方面指标因素，获得在多技术性能指标上更均衡、总体性能更优的新型配电系统分布式光伏选址定容方案。

[0007] 例如公开号为：CN115628773A公开的基于三阶段多目标优化算法的配电网储能选址定容方法，包括三个阶段，第一阶段采用全局搜索优化，利用基于共识的多目标粒子群算法，输出接近帕累托最优的多个非支配解，得到配电网储能的选址和初步定容；第二阶段根据用户偏好形成用户决策清单，从而选择满足用户偏好的非支配解集，对于满足用户偏好的非支配解集选择局部深度优化目标，使用ℇ‑constraint方法将配电网储能定容的多目标优化问题转化为单目标优化问题；第三阶段利用内点法求解生成的单目标优化问题，达到了对经济成本与技术成本(电压偏差、网损、线路拥塞)进行完整考虑。

[0008] 但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：（1）当前电网侧储能的选址定容协调规划方法在处理庞大电网系统时存在计算量大、复杂度高。由于电网系统往往规模庞大，网络拓扑复杂，进行选址定容规划的计算量较大，传统方法需要对大量节点进行详细计算，耗费时间和资源。

[0009] （2）当前电网侧储能的选址定容协调规划方法未能充分考虑电网损耗的最优化问题，可能导致储能站选址和容量规划不够针对性，无法有效减少电网的有功损耗。

[0010] 针对上述问题，本发明提出一种解决方案。

[0028] 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、完整的描述，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。

[0029] 实施例1，图1给出了本发明电网侧储能的选址定容协调规划方法，包括如下步骤：S10，在电网侧储能的选址定容前，对电网各个节点进行标号，并对各个节点的网络负荷水平和网络拓扑结构进行分析，获取预选址数据，所述的预选址数据包括历史网络负荷数据和网络拓扑结构数据；
具体的，所述对电网各个节点的网络负荷水平进行分析，其具体分析过程为：
统计电网各个节点在时间周期Q内的历史网络负荷数据，所述历史网络负荷数据包括网络负荷波动系数和网络负荷峰谷差异系数。

[0030] 需要说明的是负荷波动指的是电网负荷在一定时间范围内的变化程度。负荷波动反映了电力系统负荷的不稳定性和变化性，通常以负荷曲线的波动幅度来描述，包括短期波动（如小时或分钟级别的波动）和长期波动（如日、周、季节性的波动）。

[0031] 负荷波动性较大的地区通常意味着负荷需求变化较为剧烈，可能需要更灵活的储能系统来应对负荷波动。因此，在选址阶段，优先考虑选择负荷波动性较大的地区作为潜在的储能站选址候选区，以满足该地区的需求。

[0032] 负荷波动性的大小也会直接影响到储能系统的定容需求。负荷波动性较大的地区通常需要更大容量的储能系统来平滑负荷波动，提高电网的稳定性和可靠性。因此，在定容阶段，需要根据负荷波动性的大小来确定储能系统的容量，以保证系统能够满足负荷需求并有效调节负荷波动。

[0033] 网络负荷波动系数对电网侧储能的预选址具有以下方面的作用：识别负荷波动性强的区域：网络负荷波动系数是描述负荷波动性的重要指标之一。通过分析负荷波动系数，可以识别负荷波动性较强的区域，即负荷波动系数较高的地区。这些地区往往需要更加灵活的调节措施来平滑负荷波动，储能系统在这些地区的部署将具有更大的需求和意义；
确定储能需求强度：负荷波动系数高的地区意味着负荷变化剧烈，需要更强大的调节手段来维持电网的稳定性。因此，储能系统在这些地区的需求强度可能较高，预选址时应优先考虑这些地区作为潜在的储能站选址候选区；
指导储能容量规划：负荷波动系数可以作为确定储能容量的重要参考依据之一。
负荷波动系数越高，意味着负荷波动越大，储能系统需要具备更大的容量来应对负荷波动。
因此，在储能容量规划阶段，可以根据负荷波动系数的大小来调整储能系统的容量，以保证系统能够有效地调节负荷波动；
优化选址决策：负荷波动系数的分析可以帮助优化储能站的选址决策。在预选址阶段，应优先选择负荷波动系数较高的地区作为潜在的储能站选址候选区，以最大程度地满足电网的调节需求，提高储能系统的运行效率和经济性；
因此网络负荷波动系数对于电网侧储能的预选址和节点筛选具有重要的作用。

[0034] 所述网络负荷波动系数的具体获取方法如下：获取节点在时间Q内间隔W时间段对应的有功负荷 和无功负荷 ，其中 表示为在时间Q内间隔W时间段的时刻标号，且 ，为正整数。

[0035] 需要说明的是有功负荷和无功负荷数据通常通过电力系统监测设备、数据采集系统、电力公司提供的数据以及传感器和监测装置获取。这些方法和器械能够实时采集负荷数据，包括有功和无功负荷的大小和变化情况，为电力系统的监测、分析和管理提供了重要数据支持。

[0036] 计算网络负荷波动系数 ，计算公式如下：

[0037] 需要说明的是在这个公式中，首先计算每个时间点负荷的模 表示负荷的大小。接着计算负荷模的变化率，负荷模的变化率通过对数的差值来表示；最后取变化率的平方，得到负荷波动系数。

[0038] 峰谷差异是指电力系统在一定时间段内负荷的峰值与谷值之间的差异程度。峰值通常指的是负荷的最高点，而谷值则是负荷的最低点。峰谷差异越大，表示负荷的波动性越强，即负荷的峰值和谷值之间的差异较大。

[0039] 峰谷差异较大的地区意味着负荷波动性较强，需要更灵活的调节措施来应对负荷的峰谷差异。因此，在选址阶段，这些地区往往被视为更适合建设储能系统的候选区。

[0040] 峰谷差异的大小直接影响到储能系统的定容需求。峰谷差异较大的地区需要更大容量的储能系统来平滑负荷波动，从而提高电网的稳定性和可靠性。因此，在定容阶段，需要根据负荷的峰谷差异来确定储能系统的容量，以满足负荷的调节需求。

[0041] 网络负荷峰谷差异系数对电网侧储能的预选址具有以下方面的作用：识别潜在需求区域：网络负荷峰谷差异系数高的地区意味着负荷波动性较强，需要更灵活的调节措施来平滑负荷波动。因此，在预选址阶段，这些地区通常被认为是更具有储能需求的潜在区域，峰谷差异系数可以帮助识别这些潜在需求区域；
指导选址决策：网络负荷峰谷差异系数可以作为选址决策的重要依据之一。在预选址阶段，优先考虑选择网络负荷峰谷差异系数较大的地区作为储能站的候选区域，以满足负荷调节的需求，提高电网的稳定性和可靠性；
定容规划参考：网络负荷峰谷差异系数的大小直接影响到储能系统的定容需求。
峰谷差异系数较大的地区通常需要更大容量的储能系统来平滑负荷波动，因此可以作为定容规划的重要参考，确定合适的储能容量，以满足电网负荷调节的需求；
提高储能系统利用率：网络负荷峰谷差异系数的准确评估有助于设计和优化储能系统的运行策略。针对负荷波动性较强的地区，可以通过合理的运行调度，充分利用储能系统来平滑负荷峰谷差异，提高储能系统的利用率和经济性；
因此网络负荷波动系数对于电网侧储能的预选址和节点筛选具有重要的作用。

[0042] 所述网络负荷峰谷差异系数的具体获取方法如下：获取节点在时间Q内间隔W时间段对应的电功率 ；
对电功率进行傅里叶变换，将电功率波形转换到频域；
在频域中，计算电功率波形的峰值频率和谷值频率，分别表示电功率波形在频谱中的峰值和谷值位置；
通过峰值频率与谷值频率之间的欧氏距离的平方计算网络负荷峰谷差异系数；
所述的电功率波形的峰值频率 的计算公式为：

[0043] 所述的电功率波形的谷值频率 的计算公式为：

[0044] 式中， 是取得电功率波形频谱的最大值所对应的频率， 是取得电功率波形频谱的最小值所对应的频率，表示电功率波形频谱的频率，表示时间点；需要说明的是电力系统中可以使用电能表（电表）来测量电功率。电表是一种用于测量电能消耗的仪器，通常安装在电力系统的供电端或负载端。电表可以通过测量电流和电压来计算电功率，其中电流通常通过电流互感器测量，电压则通过电压互感器或电压变压器测量。这些测量设备将电流和电压信号转换为相应的电信号，然后通过电能表内部的计算装置计算出电功率。电功率数据可以在电表上直接读取，也可以通过连接到数据采集系统进行远程监测和记录。

[0045] 所述的网络负荷峰谷差异系数 的计算公式为：

[0046] 式中，为节点标号。

[0047] 需要说明的是峰值频率和谷值频率是通过傅里叶变换后的频谱来确定的。在频域中，峰值频率表示频谱中的最高峰值所对应的频率，而谷值频率则表示频谱中的最低谷值所对应的频率。

[0048] 所述对电网各个节点的网络拓扑结构进行分析，其具体分析过程为：统计电网各个节点的网络拓扑结构数据，所述网络拓扑结构数据包括网络拓扑结构影响系数；
需要说明的是电网拓扑结构指的是电力系统中各个电力设备（如发电机、变压器、开关设备等）之间的连接关系和布局方式。它描述了电力系统中设备之间的物理连接和电气连接关系，以及电力系统的整体结构和布局。

[0049] 在电力系统中，各个电力设备通过电力线路、变压器等设备相互连接，形成一个复杂的网络结构。这个网络结构就是电网的拓扑结构。拓扑结构通常用图论中的图来表示，图的节点代表电力设备，图的边表示设备之间的连接关系。

[0050] 电网的拓扑结构对于电力系统的运行和管理具有重要意义。它决定了电力系统中电能的传输路径、能量流动方向以及设备之间的相互影响关系。通过对电网拓扑结构的分析和优化，可以提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，确保电力系统的正常运行。

[0051] 网络拓扑结构影响系数对电网侧储能的预选址具有以下方面的作用：识别关键节点：通过计算网络拓扑结构影响系数，可以识别出电力系统中对网络稳定性和运行效率影响较大的关键节点。这些节点可能是负荷较大、连接度较高或者在电网拓扑中起着关键作用的节点，其在储能预选址中具有重要性；
指导选址策略：基于网络拓扑结构影响系数的分析结果，可以指导储能设备的选址策略。优先选择影响系数较高的节点作为储能设备的安装位置，以最大程度地提高储能系统对电网的支撑和调节能力；
优化储能配置：根据不同节点的网络拓扑结构影响系数，可以优化储能系统的配置方案。针对影响系数较高的节点，可以配置更多的储能设备以提高电网的稳定性和可靠性，而对于影响系数较低的节点，则可以适度减少储能设备的配置，以实现资源的有效利用；
提高电网运行效率：通过合理选择和配置储能设备的位置，可以优化电网的运行结构，提高电网的运行效率和能源利用率。储能系统的部署能够在关键节点处平滑负荷波动、调节电压和频率等，从而降低电网运行风险，提高供电质量；
减少网络运行成本：通过储能设备的合理部署，可以降低电网运行成本，减少因负荷波动而引起的备用容量需求和电网扩建投资，提高电网的经济性和可持续性；
因此网络拓扑结构影响系数对于电网侧储能的预选址和节点筛选具有重要的作用。

[0052] 所述网络拓扑结构影响系数的具体获取方法如下：获取各个节点与其他节点的哈曼德距离 ，各个节点与其他节点的连接数 ，和 都为节点标号；
计算节点之间的连接关系 ，计算公式如下：

[0053] 式中，是一个小正数，用于防止除数为零的情况， 是用于调节邻接节点数量对连接关系的调节因子；需要说明的是，当两个节点并不相接，那么节点之间的连接关系 。

[0054] 依据每个节点之间的连接关系计算网络拓扑结构影响系数 ，具体计算公式如下：

[0055] 式中，是电网中节点总数， 为组合的公式。

[0056] S20，将历史网络负荷数据和网络拓扑结构数据建立数据分析模型，生成预选址评估系数；具体的， 预选址评估系数 的计算公式为：

[0057] 式中， 是网络负荷波动系数的预设比例系数， 是网络负荷峰谷差异系数的预设比例系数， 是网络拓扑结构影响系数的预设比例系数，且 。

[0058] 由公式可知网络负荷波动系数越大，网络负荷峰谷差异系数越大，网络拓扑结构影响系数越大，即预选址评估系数的表现值越大，表明该节点越适合作为电网侧储能的选址，网络负荷波动系数越小，网络负荷峰谷差异系数越小，网络拓扑结构影响系数越小，即预选址评估系数的表现值越小，表明该节点越不适合作为电网侧储能的选址。

[0059] S30，将所有节点的预选址评估系数降序排序，生成预选址节点排序表，通过预选址节点排序表预先筛选出预设数量的节点；具体的，设置预设数量，将从上到下依次筛选预选址节点排序表上的节点，直至达到预设数量。

[0060] 本实施例通过综合考虑历史网络负荷数据和网络拓扑结构，准确评估电网各节点的负荷波动性和峰谷差异性，从而有针对性地选择合适的储能站选址候选区域，利用预选址评估系数，对储能站选址进行有效的筛选和排序，提高了选址决策的科学性和可靠性， 此外降低了电网侧储能的选址成本。

[0061] 实施例2，S40，将筛选出的节点进行地理分析确定选址节点；具体的，所述地理分析的具体分析方法如下：
统计电网所在区域所有已知的地理情况，分析获得地理影响指数，对于地理影响指数本发明采用logistic回归分析的方法建立数据评估模型，对各类地形进行整体分析。

[0062] 需要说明的是Logistic回归分析方法是一种常用的统计技术，适用于处理分类问题。其特点包括模型简单、计算速度快、可解释性强，能够输出分类概率，并且具有广泛的应用领域。通过Logistic回归，可以构建出有效的分类模型，对数据进行整体分析，并提供深入的解释和应用。

[0063] 由于地理情况很多，例如：山地地形：对于山地地形，例如阿尔卑斯山脉或喜马拉雅山脉等，其地势高差较大，适合考虑重力式水力储能（如水库蓄水的方式）；
沙漠地区：在沙漠地区，例如撒哈拉沙漠或澳大利亚的边境地区，阳光充足且气温较高，适合建设光伏发电场，并配备光热储能系统，如集热塔；
平原地带：在平原地区，如美国中西部大平原或中国东北平原，地形相对平坦，适合考虑地下压缩空气储能或地下储气库；
极地地区：在极地地区，如北极或南极地区，冰川和冻土覆盖广泛，适合利用冰储能技术，如利用冰窖进行储能；
河流附近地区：对于靠近河流的地区，可以考虑利用水力发电和水力储能系统。这种地区可能具有河流附近的水库、水坝等基础设施，适合建设水力发电站和水力储能设施；
频繁地震或火山活动地区：地震或火山活动频繁的地区可能不适合地下储能技术，如地下压缩空气储能或地下储气库，因为地下地质构造不稳定可能导致设施安全隐患；
上述地理情况对电网侧储能选址的影响各不相同，不同的地理情况对电网侧储能选址的好处和危害情况也不同，因此，需要对节点所在地的地理情况进行整体分析。

[0064] 所述的地理影响指数 的计算公式为：

[0065] 式中，为常数项， 为具体的地理情况变量， 为各个地理情况变量的回归系数；需要说明的是各个地理情况变量的回归系数的系数越大，该地理情况越有利于电网侧的储能；
将地理影响指数最大的节点确定为选址节点。

[0066] S50，选址后，将选址节点的储能需求依据储能需求类别进行归类，所述的储能需求类别包括平衡峰谷负荷需求和提供备用电力需求；S60，将选址节点依据对应的储能需求类别进行定容。

[0067] 具体的，所述平衡峰谷负荷需求的类别的定容方法如下：获取节点的历史消耗电能数据，对历史消耗电能数据进行拟合，建立消耗电能曲线模型，基于拟合的消耗电能曲线模型，识别出峰谷消耗电能时间段，针对识别出的峰谷消耗电能时间段，计算峰值消耗电能与谷值消耗电能之间的差值作为平衡峰谷负荷需求类别的储能容量；
平衡峰谷负荷是指在电力系统中，负荷具有明显的周期性变化，即在一天之内呈现出明显的高峰和低谷的情况。这种负荷特征通常由人们的生活习惯、工作生产活动、气候条件等因素所决定，例如，人们在白天的用电高峰期（如上班时间、工作日的白天）和晚上的用电低谷期（如晚上休息时间、非工作日）；
平衡峰谷负荷通常具有以下特点：
周期性变化：负荷在一天之内呈现出周期性变化，通常是每天都会重复出现的。这种周期性变化与人们的日常生活活动、工作生产节奏等密切相关；
高峰和低谷：负荷在周期内存在明显的高峰和低谷，即在一天中的特定时段，负荷达到最高值（高峰期）或最低值（低谷期）；
峰谷差异：高峰和低谷之间的负荷差异较大，通常是几倍甚至更多的差异。这种差异反映了电力系统在不同时间段内的负荷需求变化情况。

[0068] 所述平衡峰谷负荷需求类别的储能容量 的具体计算公式如下：式中，
是消耗电能曲线在峰值时消耗电能，
是消耗电能曲线在谷值时消耗电能，是时间， 是拟
合系数。

[0069] 所述提供备用电力需求的类别的定容方法如下：获取电网历史突发情况数据，所述电网历史突发情况数据包括在特定时间内发生的故障或突发事件的次数、事件在单位时间内发生的次数和备用电力需求的次数，采用泊松分布来建立备用电力需求的概率模型，根据建立的概率模型，对备用电力需求进行量化，确定备用电力需求的峰值大小和持续时间根据量化的备用电力需求，计算出提供备用电力需求类别的储能容量；
需要说明的是提供备用电力的储能需求是指在电力系统中，需要储能系统来提供备用电力以应对突发负荷增加或发电设备故障等突发情况。这种储能需求通常与电力系统的稳定性和可靠性密切相关，旨在确保在发生突发事件时，电力系统能够及时提供备用电力，避免因供电中断而导致的损失和影响。

[0070] 提供备用电力的储能需求通常具有以下特点：突发性需求：备用电力需求往往是突发性的，出现在电力系统发生突发负荷增加或发电设备故障等意外情况时。这种需求通常是不可预测的，并且需要储能系统具有快速响应能力；
短时持续性：备用电力需求通常是短时持续的，即需要在短时间内提供备用电力以维持电力系统的稳定运行。这种持续时间可能仅为几分钟到数小时，但对于电力系统的稳定性至关重要；
可靠性要求：备用电力需求对储能系统的可靠性和稳定性提出了较高要求。在突发事件发生时，储能系统必须能够可靠地提供备用电力，确保电力系统的持续运行，避免停电带来的损失。

[0071] 所述提供备用电力需求类别的储能容量 的具体计算公式如下：

[0072] 式中， 是安全余量系数，是事件在单位时间内发生的次数， 是备用电力需求的次数。

[0073] 本实施例通过地理分析确定选址节点，利用Logistic回归分析建立数据评估模型，以综合考虑不同地理情况对储能系统的影响。其储能需求类别定容方法包括针对平衡峰谷负荷需求和提供备用电力需求的具体计算公式，考虑安全余量系数以确保系统稳定性；综合运用这些技术手段，能够更准确地确定储能系统的容量需求，提高系统的匹配度和可靠性，对电力系统的稳定运行具有积极促进作用。

[0074] 上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

[0075] 上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

[0076] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件，或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0077] 另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

[0078] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

[0079] 最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。