垂直堆叠重力储能系统优化调度与算法建模

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.04.008

电器与能效管理技术 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (4): 69-76.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.04.008

垂直堆叠重力储能系统优化调度与算法建模

孙若笛, 赵心怡, 陈海锋, 刘春江, 胡澄

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司, 江苏南京 211102

收稿日期:2026-01-22 出版日期:2026-04-30 发布日期:2026-05-18
作者简介:孙若笛(1986—),女,高级工程师,硕士,主要从事火力发电厂、海上风电和新型储能技术等电气设计研究。|赵心怡(1998—),女,工程师,硕士,主要从事火力发电厂和海上风电等电气技术研究。|陈海锋(1978—),男,高级工程师,主要从事火力发电厂电气一次方向技术研究。
基金资助:
中国能源建设股份有限公司重大科技项目重力储能关键技术和装备研究(CEEC2024-KJZX-02)

Optimal Scheduling and Algorithmic Modeling of Vertical Stacking Gravity Energy Storage System

SUN Ruodi, ZHAO Xinyi, CHEN Haifeng, LIU Chunjiang, HU Cheng

China Energy Engineering Group Jiangsu Electric Power Design Institute Co., Ltd., Nanjing 211102, China

Received:2026-01-22 Online:2026-04-30 Published:2026-05-18

摘要/Abstract

摘要：

为缓解源荷错配导致的弃电与未满足负荷,以垂直堆叠重力储能系统(VBESS)为对象开展调度建模。建立块体重力势能与充放电效率模型,提出启发式规则,并构建以最小化最大未满足负荷为目标的混合整数线性规划(MILP)模型。基于屋顶光伏与居民负荷实测数据,对比无储能、启发式规则与最优调度。结果表明,MILP在合理塔体规模与初始储能水平下,可显著降低最大未满足负荷与能量浪费,提高新能源利用率与供电可靠性。该方法可为VBESS容量配置与运行策略提供量化依据。

关键词: 垂直堆叠重力储能系统, 重力储能, 优化调度, 供电可靠性

Abstract:

To mitigate renewable curtailment and unmet load caused by source-load mismatch, scheduling modeling of a Vertical Block Energy Storage System(VBESS) is conducted. A gravitational potential energy and charge/discharge efficiency model is developed, a heuristic operating rule is proposed, and a mixed-integer linear programming(MILP) model that minimizes the maximum unmet load is formulated. Using measured rooftop PV and residential load data, three cases—no storage, heuristic control, and optimal scheduling—are compared. Results show that, with a reasonable tower scale and initial energy level, the MILP schedule markedly reduces the maximum unmet load and energy waste, improving renewable utilization and supply reliability. It is concluded that the proposed method provides quantitative guidance for VBESS sizing and operating strategies.

Key words: vertical block energy storage system(VBESS), gravity energy storage, optimal scheduling, power supply reliability

中图分类号:

TM73

孙若笛, 赵心怡, 陈海锋, 刘春江, 胡澄. 垂直堆叠重力储能系统优化调度与算法建模[J]. 电器与能效管理技术, 2026, 0(4): 69-76.

SUN Ruodi, ZHAO Xinyi, CHEN Haifeng, LIU Chunjiang, HU Cheng. Optimal Scheduling and Algorithmic Modeling of Vertical Stacking Gravity Energy Storage System[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2026, 0(4): 69-76.

图/表 7

图1

图2

图3

图4

表1

图5

表2

参考文献 17

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塔体的底座尺寸(W×L)/m	时间跨度/h	最优值/Wh	CE_t总和/kWh
5×20	24	0	9.1	15.3	0.1
5×35	48	0	11.7	33.8	0.2
5×35	72	0	32.8	49.1	2.2
10×10	24	0	9.0	16.0	0
10×10	48	26	28.4	29.3	20.0
10×10	72	110	43.8	40.3	41.2
10×20	48	0	4.2	38.2	0.5
10×20	72	0	20.1	49.6	0.8
10×20	168	9	102.4	106.9	52.8
10×35	72	0	9.7	91.9	0.4
10×35	168	0	40.8	133.2	0.9
10×50	168	0	32.2	144.1	3.7

7 d最大未满足需求	最差供应	期望供应	最佳供应
最差需求	10.1	8.330	1.78
期望需求	2.4	0.991	0
最佳供应	228.0	0	0

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