[發明專利]一種含風光水多源互補微網混合儲能容量最佳配比方法

有效

• 申請號: 201510077138.6
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104701871B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 夏永洪;吳虹劍;程林;辛建波;胡蕾;范瑞祥;紀清照;曹蓓
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網江西省電力科學研究院;南昌大學;清華大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;G05B13/04
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種含風光水多源互補微網混合儲能容量最佳配比方法，屬微網混合儲能技術領域。

背景技術

與煤炭和石油等傳統化石能源相比，風能、太陽能以及水能等能源具有污染少、儲量大、可再生等特點，加大這些清潔能源的開發力度，實現其大規模的利用，對于緩解當今世界嚴重的環境污染和資源枯竭問題具有重要的意義，已成為當前電力行業的一個工作重點。

然而，風能、太陽能和水能等可再生清潔能源均具有波動性的特點，其中風能和太陽能的短期波動較大，而水能的短期波動較小，季節性波動較大。這種波動的差異性，使得風力發電、光伏發電以及水力發電之間具有一定的互補性，但由風、光、水構成的多源互補微網輸出功率仍不平穩，給大電網的安全穩定運行帶來了新的挑戰。配置儲能裝置是平抑含風光水多源互補微網輸出功率波動的一種有效措施。蓄電池具有能量密度高、功率密度低，充放電速度慢的特點，而超級電容器具備功率密度高、充放電速度快的特點。構建含蓄電池和超級電容器的混合儲能系統，充分發揮兩種儲能裝置的各自優勢，不僅可以降低儲能系統的成本，而且可以實現含風光水多源互補微網與大電網的友好互動。

發明內容

本發明的目的是，針對可再生清潔能源風、光、水構成的多源互補微網輸出功率波動的問題，提出一種含風光水多源互補微網混合儲能容量最佳配比方法。

本發明的技術方案是，根據當地風、光、水等自然資源的分布情況，模擬風力發電、光伏發電、以及水力發電的年輸出功率曲線；結合微網的年負荷曲線，建立以系統成本和功率波動最小的優化目標函數，同時確定功率平衡約束、最大瞬時功率約束、供電可靠性約束、超級電容充放電電流及電壓約束、蓄電池SOC約束等約束條件，采用含模糊決策的多目標規劃GA-PSO算法對目標函數進行優化求解，得到最優的混合儲能容量配比。

所述方法的步驟如下：

(1)獲取當地風、光、水等自然資源的分布情況，模擬風力發電、光伏發電、以及水力發電的年輸出功率曲線；

(2)獲取微網的年負荷曲線；

(3)以系統成本和功率波動最小為目標函數，以蓄電池容量和超級電容容量為優化變量，同時確定功率平衡約束、最大瞬時功率約束、供電可靠性約束、超級電容充放電電流及電壓約束、蓄電池SOC約束等約束條件，建立含風、光、水的互補微網混合儲能優化配置模型；

(4)采用含模糊決策的多目標規劃GA-PSO算法對目標函數進行優化求解；

(5)統計不同目標函數非負權重系數下各種蓄電池容量與超級電容容量配比，找到最佳配比。

所述目標函數包括：

(1)成本目標函數

對混合儲能系統的生命周期費用進行分析，建立了包含購置、運行、維護以及處理費用在內的成本目標函數：

minF₁＝C_b+C_o+C_m+C_d

其中，C_b為購置費用；C_o為運行費用；C_m為維護費用；C_d為處理費用；

(2)功率波動目標函數

取混合儲能參與平滑功率波動的時間段為[T₁,T₂]，建立功率波動目標函數：

P_DG,i＝P_dg,i+P_bat,i+P_uc,i

其中，i表示某一段時間；P_bat,i、P_uc,i分別表示該段時間內蓄電池和超級電容的輸出功率；P_dg,i、P_DG,i分別表示經過混合儲能裝置平滑功率波動前后的系統實際發電功率；表示該段時間內風機的輸出功率；表示水電集群在該段時間內的總輸出功率，n為水電站個數；

利用目標加權法，定義個體的適應度函數為各目標函數的加權和：minF＝ω₁F₁+ω₂F₂，其中ω₁，ω₂是目標函數的非負權重系數，且滿足ω₁+ω₂＝1。

所述含風、光、水的互補微網混合儲能優化配置模型包括：

(1)風力發電單元