文章解读与仿真程序复现思路——电力自动化设备EI\CSCD\北大核心《计及全生命周期成本的公交光伏充电站储能优化配置方法》

本文主要是介绍文章解读与仿真程序复现思路——电力自动化设备EI\CSCD\北大核心《计及全生命周期成本的公交光伏充电站储能优化配置方法》，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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这篇论文的核心内容是关于公交光伏充电站储能优化配置方法的研究。以下是关键点的总结：

1. 研究背景：在“双碳”目标下，城市公交车电动化进程加快，导致公交充电站面临较大的并网点负载压力和较高的运营成本。

2. 研究目的：提出一种公交光伏充电站储能优化配置方法，以减轻配电网的并网压力，并提升公交充电站的运营经济性。

3. 研究方法：

   • 分析公交充电负荷特性，构建公交光伏充电站典型运行场景。
   • 构建考虑全生命周期成本的双层优化模型，上层规划储能容量和功率，下层优化日运行状态。
   • 采用北京某在营公交充电站作为算例，验证所提配置方法的有效性。

4. 模型构建：

   • 考虑充电站运营商利益、公共交通通勤需求、并网点容量限制。
   • 建立电池储能系统全寿命周期成本模型，包括初始投资成本、运营成本。

5. 关键影响因素：

   • 光伏发电余量上网。
   • 公交车充电策略。
   • 电网电价。
   • 电池购置价格。

6. 结果分析：

   • 配置储能可以显著降低充电站的运营成本和总成本。
   • 储能有序充电和光伏发电余量上网可以减小配置的储能容量，增加售电收益。

7. 经济效益：

   • 通过计算投资回报率和投资回收年限，表明优化配置储能可以提升充电站的运营经济效益。

8. 结论与建议：

   • 合理配置储能有助于推动城市公交电气化，实现“双碳”目标。
   • 建议充电站运营商充分利用环境条件配置光伏发电系统，与电网公司合作，开展储能有序充电。

复现仿真的大致思路可以分为以下几个步骤：

1. 数据收集与预处理：收集公交充电站的历史充电负荷数据和光伏出力数据，进行季节性和周运行特性分析。

2. 典型运行场景构建：使用聚类算法（如K-means）对充电负荷和光伏出力数据进行聚类，提取典型运行场景及其概率。

3. 储能系统建模：建立电池储能系统的运行特性模型，包括电量变化、电池健康状态衰减、SoC连续性等。

4. 全生命周期成本建模：计算储能系统的初始投资成本、运营成本和再退役成本。

5. 双层优化模型构建：上层规划储能容量和功率，下层优化日运行状态。

6. 模型求解：将双层模型转换为单层模型，使用适当的优化算法（如线性规划）求解。

7. 结果分析：分析储能配置对充电站运营成本、峰谷电价差和电池价格的影响。

以下是使用Python语言表示的程序框架：

import numpy as np
from scipy.optimize import linprog
from sklearn.cluster import KMeans
import pandas as pd# 假设已经有了公交充电站的充电负荷数据和光伏出力数据
charging_load_data = pd.DataFrame(...)  # 这里填入实际的充电负荷数据
pv_output_data = pd.DataFrame(...)      # 这里填入实际的光伏出力数据# 数据预处理（例如，缺失值处理，异常值处理等）
# ...# 典型运行场景构建
def create_scenarios(data, n_clusters):kmeans = KMeans(n_clusters=n_clusters, random_state=0).fit(data)scenarios = kmeans.cluster_centers_return scenarioscharging_scenarios = create_scenarios(charging_load_data, n_clusters=3)
pv_scenarios = create_scenarios(pv_output_data, n_clusters=3)# 储能系统建模
def battery_model(battery_capacity, charge_rate, discharge_rate, lifecycle):# 这里应包含电池模型的具体实现pass# 全生命周期成本建模
def lifecycle_cost(initial_investment, operation_cost, maintenance_cost, replacement_cost):# 这里应包含全生命周期成本计算的具体实现pass# 双层优化模型构建
def upper_layer_optimization(scenarios, constraints):# 这里应包含上层规划优化的具体实现passdef lower_layer_optimization(scenarios, constraints):# 这里应包含下层运行优化的具体实现pass# 模型求解
def solve_optimization_model(objective_function, constraints):# 使用线性规划求解器求解return linprog(c=objective_function, A_eq=constraints['A_eq'], b_eq=constraints['b_eq'])# 结果分析
def analyze_results(optimization_results):# 这里应包含结果分析的具体实现pass# 主程序
def main_simulation():# 创建典型运行场景scenarios = create_scenarios(...)  # 填入适当的数据和聚类数# 定义优化模型的约束条件constraints = {'A_eq': ...,  # 线性约束矩阵'b_eq': ...,  # 线性约束向量}# 运行上层规划优化upper_optimization_result = upper_layer_optimization(scenarios, constraints)# 运行下层运行优化lower_optimization_result = lower_layer_optimization(scenarios, constraints)# 综合上下层结果进行求解optimization_results = solve_optimization_model(objective_function, constraints)# 分析优化结果analyze_results(optimization_results)if __name__ == "__main__":main_simulation()

请注意，上述代码仅为概念性框架，实际编程实现时需要根据具体的数据格式、模型参数和算法逻辑进行详细编写。此外，还需要进行单元测试和验证以确保模型的准确性和可靠性。

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