[發明專利]基于遺傳算法的電池儲能電站功率控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201210091332.6
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103368195A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李相俊;惠東
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;G06N3/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于智能電網以及能量存儲與轉換技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的電池儲能電站功率控制方法及其系統，尤其適用于大規模儲能并網系統電池功率及電池能量的管理方法。

背景技術

隨著電池及其集成技術的不斷發展，大規模分布式和集中式電池儲能電站的應用模式將逐步成為一種優選方案。電池儲能系統中目前常用的幾種大容量儲能電池有鈉硫電池，液流電池以及鋰離子電池等類型。

通過合理控制連接在儲能設備上的換流器，高效實現儲能系統的充放電，能在很大程度上解決由于風電及光伏發電隨機性、間歇性及波動性等帶來的風光發電輸出功率不穩定問題，以滿足風力及太陽能發電的平滑輸出要求，并有效解決由于風電及光伏發電波動給電網頻率波動帶來的電能質量等問題。

從電池儲能的角度來說，過度的充電和過度的放電都會對電池的壽命造成影響。因此，監控好電池荷電狀態、在儲能電站內部合理分配好總功率需求，并將電池的荷電狀態控制在一定范圍內是必要的。

目前有關電池儲能電站的功率控制方面的專利、文獻、技術報告等非常少，需要深入研究和探索。

本發明將遺傳算法考慮到電池儲能電站的控制方法中。遺傳算法作為一種可實現全局優化的搜索算法，具有適應并行處理、魯棒性強等特點，已被廣泛地應用于多個領域，也常被應用于求解組合優化問題的近似最優解過程中。

發明內容

針對上述問題及研究背景，本發明的目的之一在于提供一種安全穩定、便于操作實現的基于遺傳算法的電池儲能電站功率控制方法。

本發明的控制方法是通過如下技術方案實現的：

一種基于遺傳算法的電池儲能電站功率控制方法，包括以下步驟：

A、實時讀取電池儲能電站的相關數據，并對數據進行存儲；

B、基于遺傳算法實時確定出電池儲能電站中參與本次功率分配的儲能機組；

C、計算出參與本次功率分配的儲能機組功率命令值；

D、將步驟C計算出的儲能機組功率命令值進行存儲后輸出。

進一步地，在步驟A中，所述電池儲能電站的相關數據包括：電池儲能電站總功率需求以及電池儲能電站中各儲能機組的可控狀態值、最大允許工作功率比例值、荷電狀態值和最大允許工作功率等等；所述最大允許工作功率包括最大允許放電功率和最大允許充電功率，當電池儲能電站總功率需求為正值時，所述最大允許工作功率即為最大允許放電功率，當電池儲能電站總功率需求為正值時，所述最大允許工作功率即為最大允許充電功率。

進一步地，在步驟B中，

首先，建立下式中的0-1整數規劃模型作為判斷各儲能機組是否參與本次功率分配的目標函數：

目標函數：

其次，通過遺傳算法計算各儲能機組的決策變量，并根據決策變量確定參與本次功率分配的儲能機組；

上式中，x_i、u_i、α_i、分別為儲能機組i的0-1決策變量、可控狀態值、最大允許工作功率比例值和最大允許工作功率；當x_i＝1時表示儲能機組i參與本次功率分配，當x_i＝0時表示儲能機組i不參與本次功率；當儲能機組i可控時，u_i為1，否則u_i為0；為電池儲能電站總功率需求；L為電池儲能電站中儲能機組的總個數。

進一步地，在步驟C中，計算出參與本次功率分配的各儲能機組功率命令值的具體方法包括：

步驟C1、利用步驟B計算出的各儲能機組的決策變量，并基于相應儲能機組的荷電狀態值，計算處參與本次功率分配的各儲能機組功率命令值；

步驟C2、設置越限條件，并基于越限條件判斷步驟C1中各儲能機組的功率命令值是否有違反其最大允許工作功率限制的情況，如果有，則執行步驟C3；否則，跳轉至步驟C4；

步驟C3、重新計算參與本次功率分配的各儲能機組功率命令值；

步驟C4、將步驟C1計算出的各儲能機組功率命令值設置為其最終功率命令值。

進一步地，在步驟D中，將步驟C中計算出的各儲能機組功率命令值進行存儲后輸出至外部監控平臺，以執行對電池儲能電站的功率控制，同時實現對電池儲能電站的實時功率控制功能。

本發明的另一目的在于提出一種基于遺傳算法的電池儲能電站功率控制系統，其包括：

通訊模塊，用于接收電池儲能電站的相關數據，并與外部監控平臺進行數據傳輸和通信；