(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111544732.3 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 浙江大有实业有限公司杭州科技发 展分公司 地址 310052 浙江省杭州市滨江区西兴街 道庙后王路26 3号1号楼5楼 (72)发明人 吴靖　郑伟彦　严性平　蒋燕萍　 朱超越　王宁涛　陈潘霞　赵欢伟　 金明　胡锡幸　 (74)专利代理 机构 杭州华鼎知识产权代理事务 所(普通合伙) 33217 代理人 任翠月 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06N 3/00(2006.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配 置优化方法 (57)摘要 本发明提出了一种计及电动汽车负荷的储 能系统结构配置优化方法， 包括： 构建计及电动 汽车负荷的储能系统容量需求模 型； 结合储能电 池组和外围电气设备的故障概率， 分别构建储能 电池组与外围电气设备的失效成本模 型； 获取储 能电池组与外围电气设备的设备成本模型， 将设 备成本模型与失效成本模型累加， 结合储能系统 容量需求模 型得到储能系统的总成本模型； 基于 粒子群算法求解总成本模型的最小值， 根据求解 结果对储能电池组的串并联结构进行优化配置。 本发明考虑到储能系统中各类设备的故障风险 引入故障率模 型， 通过改变储能电池组的串并联 结构， 在实现对储能系统内部结构 优化配置的同 时， 弥补了储能系统在经济目标下未考虑故障成 本的缺陷。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 114239961 A 2022.03.25 CN 114239961 A 1.一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 包括： 根据配变基础负荷及配变下电动汽车充电负荷， 结合配变负荷的峰谷差要求， 构建计 及电动汽车负荷的储能系统容 量需求模型； 结合储能电池组和外围电气设备的故障概率， 分别构建储能电池组与外围电气设备的 失效成本模型； 获取储能电池组与外围电气设备的设备成本模型， 将设备成本模型与失效成本模型累 加， 结合储能系统容 量需求模型 得到储能系统的总成本模型； 基于粒子群算法求解总成本模型的最小值， 根据求解结果对储能电池组 的串并联结构 进行优化配置 。 2.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 所述根据配变基础负荷及配变下电动汽车充电负荷， 结合配变负荷的峰谷差要求， 构建计及电动汽车负荷的储能系统容 量需求模型， 包括： 获得配变下储能系统当天全部充电量Ech： Ech＝∑(Plow‑Pmin)·Δt； Pmin＝min[PD,t‑PEV,t]； 其中， Plow为峰谷差下限， Pmin为配变叠加电动汽车充电负荷下的实际负荷最小值， PD,t 为t时段的配 变基础负荷， PEV,t为t时段电动汽车充电负荷， Δt为时段间隔； 获得配变下储能系统当天全部放电量Edisch： Edisch＝∑(Pmax‑Pup)·Δt； Pmax＝max[PD,t+PEV,t]； 其中， Pup为峰谷差上限， Pmax为配变叠加电动汽车充电负荷下的实际负荷最大值， PD,t为 t时段的配 变基础负荷， PEV,t为t时段电动汽车充电负荷， Δt为时段间隔； 对于由N组并联、 每组串联M个储能电池组所组成的储能系统， 获得储能系统容量需求 模型EBESS： EBESS＝max{Ech， Edisch}； 其中， EBESS≤M×N×k×S1， k表示每个储能单元中构成储能电池组的电池总个数， S1表 示单个电池的容 量。 3.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 所述结合储能电池组和外 围电气设备 的故障概率， 分别构建储能电池组与外 围电 气设备的失效成本模型， 包括： 获取单个电池的故障概 率 λ1为 λ1＝1‑e‑σ τ； σ 表示单个电池的故障概率与时间的关系， τ表示当前时刻与最后一 次维修时刻的时间 间隔； 对于由n组并联、 每组串联m个电池组成的储能电池组， 计算储能电池组的故障概率 λerror为 λerror＝(1‑λ1m)n； 对于由N组并联、 每组串联M个储能电池组组成的储能系统， 构建所有储能电池组的失 效成本模型为权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114239961 A 2W1＝ λerror×M×N×k×C1×S1； 其中， W1表示储能电池组的失效成本， k表示每个储 能单元中构成储能电池组的电池总 个数， k＝m×n， C1表示电池的单位 容量成本， S1表示单个电池的容 量。 4.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 所述结合储能电池组和外 围电气设备 的故障概率， 分别构建储能电池组与外 围电 气设备的失效成本模型， 包括： 基于外围电气设备中电缆 的历史故障次数λN以及历史故障暴露时间Tc， 计算电缆的单 位长度故障概 率 λ2为 其中， l为电缆的长度； 结合由N组并联、 每组串联M个储能电池组组成储能系统的串并联结构， 计算电缆的故 障概率 λcable为 λcable＝[1‑(1‑λ2)M]N； 构建电缆的失效成本模型为 W2＝ λcable[Cre+(1+h)pLTc]； 其中， W2表示电缆的失效成本， Cre表示电缆每次故障维修的平均成本， h表示故障间接 成本与故障直接成本的关系 系数， p表示电价差， L表示电缆供电负荷。 5.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 所述结合储能电池组和外 围电气设备 的故障概率， 分别构建储能电池组与外 围电 气设备的失效成本模型， 包括： 基于外围 电气设备中变压器的历史故障次数， 计算单个变压器在t时刻的故障概率λ3 (t)为 其中， Δt表示统计时间间隔， Ns(t)自t时刻起变压器的故障次数， Ns(t+Δt)表示 自t+ Δt时刻起变压器的故障次数； 结合由N组并联、 每组串联M个储能电池组组成储能系统的串并联结构， 构建变压器的 失效成本模型为 其中， λ3(ti)表示第i个变压器在t时刻的故障概率λ3(t)， i的取值范围为不超过M ×N的 正整数， cstop(ti)表示第i个变压器在t时刻时的停运成本， ccheck(ti)表示第i个变压器在t时 刻时的检修成本 。 6.根据权利要求5所述的一种计及电动汽车负荷的储能系统结构配置优化方法， 其特 征在于， 所述停运成本与变压器检 修持续时间以及变压器使用时长呈正相关， 所述cstop(ti) 的计算公式为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114239961 A 3