Capacity optimization of energy storage power stations in 220 kV power supply areas considering flexible load transfer

WANG Mufan; QIAN Jiajia; CHEN Ning; SHEN Zhiheng; TANG Zao; LIU Jia

doi:10.19585/j.zjdl.202607002

English Version Journal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Capacity optimization of energy storage power stations in 220 kV power supply areas considering flexible load transfer

Power Grid Operation | 更新时间：2026-07-22

- Capacity optimization of energy storage power stations in 220 kV power supply areas considering flexible load transfer
- ZHEJIANG ELECTRIC POWER Vol. 45, Issue 7, Pages: 12-23(2026)
- 作者机构：
  
  1.国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，杭州 310007
  2.杭州电子科技大学，杭州 310038
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19585/j.zjdl.202607002
  CLC：
- Received：27 November 2025，
  
  Revised：2026-01-13，
  
  Online First：22 July 2026，
  
  Published：25 July 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
王沐凡,钱佳佳,陈柠等.计及负荷灵活转供的220 kV供区储能电站容量优化[J].浙江电力,2026,45(07):12-23.

WANG Mufan,QIAN Jiajia,CHEN Ning,et al.Capacity optimization of energy storage power stations in 220 kV power supply areas considering flexible load transfer[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):12-23.
王沐凡,钱佳佳,陈柠等.计及负荷灵活转供的220 kV供区储能电站容量优化[J].浙江电力,2026,45(07):12-23. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607002.

WANG Mufan,QIAN Jiajia,CHEN Ning,et al.Capacity optimization of energy storage power stations in 220 kV power supply areas considering flexible load transfer[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):12-23. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607002.

摘要

随着220 kV供区源荷双侧不确定性加剧，输电通道功率波动显著，线路过载风险日益突出。在此背景下，提出一种计及负荷灵活转供的储能电站容量优化配置方法。基于变电单元结构对220 kV供区进行合理分区，为负荷灵活转供建模提供分组依据；构建双层分布式鲁棒优化模型，上层以储能投资成本最小为目标优化储能配置容量与功率，下层以220~110 kV输配协同运行成本最小为目标，统筹考虑输配电网潮流与重构等约束；采用综合范数刻画源-荷不确定性，利用C&CG（列与约束生成）算法进行高效求解。仿真结果表明，所提方法在缓解线路过载、提升新能源消纳能力方面效果显著，验证了其有效性与工程适用性。

Abstract

With increasing uncertainty on both the generation and load sides in 220 kV supply areas， power fluctuations in transmission corridors have become more pronounced， leading to a growing risk of line overloading. To address this issue， a capacity optimization method for energy storage power stations considering flexible load transfer is proposed. First， the 220 kV power supply area is reasonably partitioned based on substation unit structures， providing a partitioning basis for modeling flexible load transfer. Then， a bi-level distributed robust optimization model is established. The upper level minimizes the investment cost of energy storage to determine optimal capacity and power ratings， while the lower level minimizes the coordinated operation cost of the 220~110 kV transmission and distribution system， considering power flow and network reconfiguration constraints. Source~load uncertainty is characterized using a composite norm， and the column-and-constraint generation （C&CG） algorithm is employed for efficient solution. Simulation results demonstrate that the proposed method effectively alleviates line overloading and enhances renewable energy accommodation， thereby verifying its effectiveness and engineering applicability.

关键词

Keywords

references

陈珩 . 电力系统稳态分析［M］. 4版 . 北京：中国电力出版社， 2015 .

荆朝霞，江昌旭，王宏益 . 考虑 N -1安全约束的220 kV片区电网最大供电能力计算［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 19 ）： 145 - 152 .

Jing Chaoxia ， Jiang Changxu ， Wang Hongyi . Total supply capability calculation of 220 kV area power grid considering N -1 security constraint ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 19 ）： 145 - 152 .

金勇，刘友波，刘俊勇，等 . 基于转供逻辑约束的城市电网运行阻塞控制模型［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 23 ）： 77 - 85 .

Jin Yong ， Liu Youbo ， Liu Junyong ， et al . Operation congestion management model for urban power grids based on load transfer logical constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 23 ）： 77 - 85 .

Yang T S ， Guo Y ， Deng L R ， et al . A linear branch flow model for radial distribution networks and its application to reactive power optimization and network reconfiguration ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 2027 - 2036 .

裴哲义，范高锋，秦晓辉 . 我国电力系统对大规模储能的需求分析［J］. 储能科学与技术， 2020 ， 9 （ 5 ）： 1562 - 1565 .

Pei Zheyi ， Fan Gaofeng ， Qin Xiaohui . Demand analysis of large scale energy storage in China’s power system ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2020 ， 9 （ 5 ）： 1562 - 1565 .

付文龙，卓庆澳，吴月超，等 . 多能互补提供频率支撑的储能容量分布鲁棒规划方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 1 ）： 282 - 297 .

Fu Wenlong ， Zhuo Qingao ， Wu Yuechao ， et al . Distributed robust planning for energy storage capacity with multi-energy complementarity providing frequency support ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 1 ）： 282 - 297 .

陆秋瑜，胡骞文，杨银国，等 . 共建共享模式下兼顾多场景需求的储能规划及成本分摊［J］. 高电压技术， 2024 ， 50 （ 10 ）： 4680 - 4690 .

Lu Qiuyu ， Hu Jianwen ， Yang Yinguo ， et al . Energy storage planning and cost allocation considering multi-scenario demands under co-construction and sharing business model ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 10 ）： 4680 - 4690 .

Pulazza G ， Zhang N ， Kang C Q ， et al . Transmission planning with battery-based energy storage transportation for power systems with high penetration of renewable energy ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 4928 - 4940 .

Ali A ， Yousif M ， Numan M ， et al . Coordinated generation and transmission expansion planning with energy storage systems to facilitate high penetration of renewable energy ［J］. IEEE Access ， 2025 ， 13 ： 176801 - 176812 .

齐桓若，陈晨，郭放，等 . 考虑精细化充放电与碳效益的配电网储能多目标双层规划模型［J］. 中国电力， 2025 ， 58 （ 10 ）： 121 - 135 .

Qi Huanruo ， Chen Chen ， Guo Fang ， et al . Multi-objective bi-level planning model for distribution network energy storage considering refined charging/discharging and carbon benefits ［J］. Electric Power ， 2025 ， 58 （ 10 ）： 121 - 135 .

宣开国 . 面向分布式光伏消纳的配电网规划与储能配置方法研究［D］. 广州：广东工业大学， 2025 .

Xuan Kaiguo . Research on distribution network planning and energy storage configuration methods for distributed photovoltaic consumption ［D］. Guangzhou ： Guangdong University of Technology ， 2025 .

刘蓉晖，陈耿，孙改平，等 . 考虑风光荷联合场景的配电网动态重构策略［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 7 ）： 93 - 101 .

Liu Ronghui ， Chen Geng ， Sun Gaiping ， et al . Dynamic reconfiguration of distribution networks considering wind-PV-load scenarios ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 7 ）： 93 - 101 .

陈刚，黄杨，丁理杰，等 . 考虑高压配电网转供能力的储能电站双层规划模型［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 1 ）： 85 - 95 .

Chen Gang ， Huang Yang ， Ding Lijie ， et al . Bi-level programming model of energy storage power station considering transfer capability of high voltage distribution network ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 85 - 95 .

刘正茂，朱司丞，黄忠梁，等 . 城市高压配电网分区储能规划方法［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 4 ）： 122 - 132 .

Liu Zhengmao ， Zhu Sicheng ， Huang Zhongliang ， et al . A method for urban high-voltage distribution network partitioning and energy storage planning ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 4 ）： 122 - 132 .

张曦，刘友波，吕林，等 . 计及高压配电网负荷转供的城市220 kV片区电网供电能力分析［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1612 - 1620 .

Zhang Xi ， Liu Youbo ， Lv Lin ， et al . Total supply capability analysis of urban 220 kV area power system considering load transfer capability of HV distribution network ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1612 - 1620 .

张曦 . 面向线路过载及短路电流越限问题的城市电网运行优化［D］. 成都：四川大学， 2022 .

Zhang Xi . Operation strategy optimization of urban power grid for alleviating transmission congestion and mitigating excessive short-circuit current ［D］. Chengdu ： Sichuan University ， 2022 .

高翔，安育伦，张义涛，等 . 基于多目标约束的分布式储能容量配置技术研究［J］. 高压电器， 2025 ， 61 （ 6 ）： 200 - 209 .

Gao Xiang ， An Yulun ， Zhang Yitao ， et al . Research on capacity configuration technology of distributed energy storage based on multi-objective constraints ［J］. High Voltage Apparatus ， 2025 ， 61 （ 6 ）： 200 - 209 .

田世明，马涛，徐玉婷，等 . 分布式储能单元集群一致性自律调节研究［J］. 电力电子技术， 2025 ， 59 （ 4 ）： 62 - 65 .

Tian Shiming ， Ma Tao ， Xu Yuting ， et al . Research on consensus based self-control for distributed energy storage unit cluster ［J］. Power Electronics ， 2025 ， 59 （ 4 ）： 62 - 65 .

王元元，刘航航，司君诚，等 . 电能量-调频联合市场中储能电站的参与策略分析［J］. 山东电力技术， 2024 ， 51 （ 10 ）： 55 - 66 .

Wang Yuanyuan ， Liu Hanghang ， Si Juncheng ， et al . Analysis on the strategies of energy storage stations participating in the electricity energy-regulation joint market ［J］. Shandong Electric Power ， 2024 ， 51 （ 10 ）： 55 - 66 .

冯弋舟，吴志，李新煜，等 . 光-蓄-储混合储能系统灵活性提升与容量规划［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 5 ）： 27 - 36 .

Feng Yizhou ， Wu Zhi ， Li Xinyu ， et al . Capacity optimization and flexibility enhancement of photovoltaic-battery-pumped hybrid storage system ［J］. Jiangsu Electrical Engineering ， 2024 ， 43 （ 5 ）： 27 - 36 .

赵宇，李谦，张云晓，等 . 含分布式能源配电网中考虑供电可靠性的混合储能优化配置［J］. 智慧电力， 2024 ， 52 （ 8 ）： 25 - 32 .

Zhao Yu ， Li Qian ， Zhang Yunxiao ， et al . Optimal configuration of hybrid energy storage considering power supply reliability in distribution network with distributed energy ［J］. Smart Power ， 2024 ， 52 （ 8 ）： 25 - 32 .

解良彬，向月，王世谦，等 . 计及经济性与可靠性的台区储能优化配置［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 4 ）： 56 - 66 .

Xie Liangbin ， Xiang Yue ， Wang Shiqian ， et al . Optimization configuration of energy storage in distribution feeders considering economy and reliability ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2024 ， 43 （ 4 ）： 56 - 66 .

林泽源，王宗尧，张凡，等 . 考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法研究［J］. 高压电器， 2024 ， 60 （ 7 ）： 78 - 87 .

Lin Zeyuan ， Wang Zongyao ， Zhang Fan ， et al . Research on optimization method for energy storage capacity configuration in photovoltaic DC micro grid considering hydrogen energy application ［J］. High Voltage Apparatus ， 2024 ， 60 （ 7 ）： 78 - 87 .

刘畅，吴军，郝露茜，等 . 基于直流潮流的UPFC优化配置研究［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 5 ）： 42 - 48 .

Liu Chang ， Wu Jun ， Hao Luqian ， et al . Optimization configuration research of UPFC based on DC power flow ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 5 ）： 42 - 48 .

王若谷，常小强，高欣，等 . 并网型风光氢储微电网容量优化配置研究［J］. 电力电容器与无功补偿， 2024 ， 45 （ 2 ）： 151 - 159 .

Wang Ruogu ， Chang Xiaoqiang ， Gao Xin ， et al . Research on capacity optimization configuration of grid-connected wind/PV/hydrogen/storage micro grid ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 151 - 159 .

杨昆，刘通，柏林，等 . 基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置策略［J］. 电测与仪表， 2024 ， 61 （ 3 ）： 33 - 41 .

Yang Kun ， Liu Tong ， Bai Lin ， et al . Optimal configuration strategy of shared energy storage capacity for micro-grid cluster based on multi-party bargaining game ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2024 ， 61 （ 3 ）： 33 - 41 .

马会萌，李相俊，吴荣宇，等 . 兼顾新能源消纳和主动支撑电网能力提升的多类型储能容量优化配置［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 6 ）： 111 - 119 .

Ma Huimeng ， Li Xiangjun ， Wu Rongyu ， et al . Optimal capacity configuration method for multi-type energy storage systems enhancing new energy consumption and actively supporting the grid ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 6 ）： 111 - 119 .

赵振宇，林杉，马乾鑫 . 基于分布鲁棒优化的综合能源系统共享储能规划［J］. 电力建设， 2025 ， 46 （ 11 ）： 58 - 70 .

Zhao Zhenyu ， Lin Shan ， Ma Qianxin . Shared energy storage planning for integrated energy systems based on distributionally robust optimization ［J］. Electric Power Construction ， 2025 ， 46 （ 11 ）： 58 - 70 .

Zhao L ， Zeng B . An exact algorithm for two-stage robust optimization with mixed integer recourse problems ［J］. University of South Florida ， 2012 .

Zeng B ， An Y . Solving bilevel mixed integer program by reformulations and decomposition ［EB/OL］. Optimization Online ， 2014 - 06 . https：//optimization-online.org/2014/06/4387 https://optimization-online.org/2014/06/4387 .

闫丽梅，胡嘉楠，赵书琪 . 考虑多典型场景的源侧共享储能容量配置模型［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 4 ）： 112 - 121 .

Yan Limei ， Hu Jianan ， Zhao Shuqi . A capacity allocation model for source-side shared energy storage considering mul-tiple typical scenarios ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 4 ）： 112 - 121 .

Zhang X ， Liu Y B ， Duan J J ， et al . DDPG-based multi-agent framework for SVC tuning in urban power grid with renewable energy resources ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 5465 - 5475 .

黄正阳 . 考虑碳交易机制的输配电网多储能协同优化配置研究［D］. 北京：华北电力大学， 2024 .

Huang Zhengyang . Research on multi-energy storage cooperative optimal allocation of transmission and distribution network considering carbon trading mechanism ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2024 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Design and Practice of A Heterogeneous Compatible Energy Storage Power Station By Secondary Utilization of Retired EV Battery

Robust optimal scheduling strategy for DC microgrids based on ﬁctitious nodal demand equivalence

Probabilistic static voltage stability margin calculation method based on multi-fidelity surrogate model

Coordinated control of hybrid energy storage systems based on hierarchical power allocation and adaptive SOC management

Analysis of topology and key technologies of a novel oscillatory DC circuit breaker

Related Author

LIN Wu

SHI Xinmin

JIANG Lili

ZHUJiawei

Related Institution

Anhui Recycling Resources Technology Co., Ltd.

AI问答

⁰