文章解读与仿真程序复现思路——电力系统自动化EI\CSCD\北大核心《考虑电化学模型的配电网侧光储系统的分布式优化调度》

这个标题涉及到一个相当复杂和多层次的概念。让我们一步步解读这个标题：

1. 配电网侧光储系统：

   • "配电网" 是指用于将电力从输电网传输到最终用户的电力配送系统。
   • "光储系统" 可能是指光伏发电系统（太阳能发电）和能够存储这种电能的储能系统，比如电池储能系统。

2. 电化学模型：

   • 这可能指的是一种模型，用于描述电池或其他储能设备的工作原理。电化学模型考虑了电化学反应在储能设备中的作用，例如电池的充放电过程，电解质的运动等。

3. 分布式优化调度：

   • "分布式" 意味着优化调度任务在不同的地方或者不同的部分进行，而不是集中在单一位置或单一系统中进行。
   • "优化调度" 涉及到在特定约束下，通过最佳化算法或方法来安排和控制系统的运行，以达到最优的效果或者目标。

综合起来，这个标题可能指的是一个涉及到在配电网侧的光储系统中，利用电化学模型来进行分布式优化调度的研究或项目。这样的项目可能会涉及到以下方面：

• 在光伏发电和储能系统之间实现最佳能量转换的算法或方法。
• 考虑到电化学模型，优化控制充放电过程，以最大化储能系统的效率和寿命。
• 在配电网侧实现分布式控制和调度策略，以便根据电网的需求和可再生能源的变化来优化光储系统的运行。
• 考虑到电网安全、稳定性和可靠性的约束条件，实现分布式调度以管理和平衡电力供应和需求。

这种研究或项目可以帮助提高能源利用效率，促进可再生能源的集成，并改善电力系统的整体性能。

摘要：配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度，分析建模了光储系统运行的动态特性，构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求，根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式，并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题，实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明，该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。

这个摘要涉及到对配电网侧的光储系统进行调度优化的研究，以下是对摘要的详细解读：

1. 背景和目标：

   • 配电网侧的光储系统被认为是电网调度中的一种灵活性资源。
   • 目标是提高光储系统调度的精细程度，即使其更好地适应电力系统的需求。

2. 建模和分析：

   • 对光储系统运行的动态特性进行了分析和建模。这可能包括了对光伏发电和储能系统的电化学过程的考虑，以更准确地描述其行为。
   • 构建了一个光储调度模型，该模型考虑了电化学模型，这意味着在优化调度过程中考虑了光储系统内部的电化学反应等因素。

3. 隐私和分布式计算：

   • 针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求，提到了采用了一种适用于计算的矩阵化形式。
   • 通过矩阵化形式，可能实现了在分布式计算环境中进行调度优化问题求解的有效方法。

4. 分布式调度优化问题的构建和求解：

   • 构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题。
   • 引入了分布式计算的方法，实现了该调度优化问题的分布式求解。

5. 验证和结论：

   • 使用IEEE 33节点系统算例进行了验证，证明了所提方法的有效性。
   • 结果显示，该方法提供的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。

综合而言，这项研究通过对光储系统的动态特性进行建模和考虑电化学模型，通过分布式计算实现了配电网侧光储系统的调度优化，同时满足了隐私保护和分布式计算资源调用的需求。验证结果表明，该方法在多个方面都表现出了良好的性能。

关键词:光储联合;锂电池机理;电化学模型:分布式优化;储能调度;辅助服务;

关键词解读：

1. 光储联合：

   • 意味着光伏发电和储能系统（可能是电池等）在某种形式上进行协同工作，形成一种综合的能源系统。这种联合可以通过智能调度和优化来提高系统的整体性能和效益。

2. 锂电池机理：

   • 涉及到锂电池的工作原理和机理。这可能包括锂电池的电化学反应、充放电过程、材料特性等方面的研究。理解锂电池的机理对于优化和控制光储系统至关重要。

3. 电化学模型：

   • 表示对光储系统中电化学过程的建模。这可能包括描述储能系统中电荷和放电过程的方程、电化学参数等。电化学模型的使用有助于更精确地预测和控制系统的行为。

4. 分布式优化：

   • 涉及使用分布式计算方法来解决优化问题。在这种情况下，可能是针对光储系统的调度优化问题，通过将问题分解为子问题，并在多个节点上进行计算，以提高求解效率。

5. 储能调度：

   • 指的是对储能系统进行合理调度和控制，以最大化其效益。这可能包括确定何时充电、何时放电、以及放电的功率等方面的决策，以满足电力系统的需求。

6. 辅助服务：

   • 表示储能系统可能提供的辅助功能，例如在电力系统中提供稳定性、频率调节等服务。这些服务对于电力系统的正常运行和可靠性至关重要。在光储系统中，辅助服务的提供可能通过智能的储能调度来实现。

综合这些关键词，可以理解为这项研究可能涉及到光伏发电和锂电池储能系统的联合运行，使用电化学模型对储能系统进行建模，采用分布式优化方法解决储能调度问题，以提供电力系统所需的辅助服务。这种综合的研究有望改善能源系统的效率和灵活性。

仿真算例：本文基于 IEEE 33 节点配电网系统进行算例验证。其中除平衡节点外，其余节点均配备独立的光储系统。配电网系统调度作为聚合商在电网侧作为分布式光储系统参与电力市场的代理，参与市场竞标并将投标获得的辅助服务需求曲线下发至各节点，由各节点处的光储系统提供功率出力满足辅助服务需求［25］。但在此过程中聚合商不获取各节点处用户的光储系统及其他用能设备的数据，系统日前优化调度方案由各节点处用户按照分布式原则在本地迭代得到。储能电芯参数设置由附录 A 给出，考虑电化学模型下的储能动态荷电状态更新关系和功率出力可行域估计结果分别如附录 A 图 A1 和图A2 所示，光储系统和网络的参数设置详见附录 A。

仿真程序复现思路：

仿真的复现思路可以分为以下步骤：

1. 建立模型： 在选择编程语言和仿真工具的基础上，首先需要建立 IEEE 33 节点配电网系统的模型。这可能包括节点之间的拓扑关系、节点的电气特性、光储系统的模型等。

2. 配置光储系统： 根据描述，配置除平衡节点外的每个节点的独立光储系统。这包括储能电芯参数、电化学模型、动态荷电状态更新关系、功率出力可行域等设置。

3. 模拟市场竞标： 模拟聚合商作为分布式光储系统的代理参与电力市场竞标的过程。投标获得的辅助服务需求曲线被下发至各节点。

4. 本地迭代优化调度方案： 模拟各节点处的用户按照分布式原则在本地迭代得到系统日前优化调度方案。这可能涉及到每个节点根据自身信息进行局部的优化。

5. 进行仿真： 在上述设置的基础上，进行整个系统的仿真。模拟配电网系统的调度、光储系统的功率出力满足辅助服务需求等过程。

以下是一个简化的仿真思路的 Python 伪代码表示：

# 步骤1：建立模型
class Node:
    def __init__(self, node_id):
        self.node_id = node_id
        self.electrical_properties = {}  # 电气特性等信息
        self.energy_storage_system = EnergyStorageSystem()  # 光储系统模型

class EnergyStorageSystem:
    def __init__(self):
        self.parameters = {}  # 储能系统参数
        self.chemical_model = ChemicalModel()  # 电化学模型

class ChemicalModel:
    def __init__(self):
        self.parameters = {}  # 电化学模型参数

# 步骤2：配置光储系统
def configure_system():
    # 从附录 A 读取参数并配置系统

# 步骤3：模拟市场竞标
def market_bidding():
    # 模拟聚合商竞标过程

# 步骤4：本地迭代优化调度方案
def local_optimization(node):
    # 模拟各节点本地优化过程

# 步骤5：进行仿真
def simulate():
    configure_system()

    for node in nodes:
        market_bidding()
        local_optimization(node)

    # 进行整个系统的仿真过程
    # ...

# 主程序
if __name__ == "__main__":
    nodes = [Node(1), Node(2), ..., Node(33)]
    simulate()

在实际实现中，需要根据具体情况选择合适的编程语言和仿真工具，并详细处理每个步骤中的子任务。