[發(fā)明專(zhuān)利]基于冒泡排序的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件優(yōu)化運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710362139.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107104466B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐政;陳凡;張晨陽(yáng);唐俊哲;田夢(mèng);馬玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/46
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/46;H02J3/32
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張賞

1.基于冒泡排序的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括：時(shí)間參數(shù)T、仿真次數(shù)N、系統(tǒng)年均缺電量EENS、系統(tǒng)缺電概率LOLP和年均缺電時(shí)間LOLT，初始化結(jié)果為：T為一年8760小時(shí)，N為1000次，EENS、LOLP、Lole初始值均為0；其中，Lole為系統(tǒng)缺電時(shí)間；

2)根據(jù)IEEE-RBTS可靠性測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到常規(guī)機(jī)組的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；將常規(guī)機(jī)組的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列乘以常規(guī)機(jī)組的額定功率，得到一年內(nèi)每臺(tái)常規(guī)機(jī)組每小時(shí)的出力；將每小時(shí)各個(gè)常規(guī)機(jī)組的出力求和，得到整個(gè)RBTS系統(tǒng)一年的時(shí)序出力；

3)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，基于最小信息準(zhǔn)則確定風(fēng)電場(chǎng)的自回歸滑動(dòng)平均模型即ARMA模型階數(shù)；

4)根據(jù)所述步驟3)得到的風(fēng)電場(chǎng)的ARMA模型階數(shù)及風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，在Matlab中調(diào)用armax函數(shù)模擬產(chǎn)生風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)；

5)根據(jù)風(fēng)機(jī)的故障率、修復(fù)率，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到風(fēng)機(jī)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；

6)根據(jù)步驟4)的風(fēng)速數(shù)據(jù)和步驟5)的狀態(tài)序列，結(jié)合風(fēng)機(jī)的風(fēng)速—功率特性曲線(xiàn)，得到風(fēng)電場(chǎng)一年時(shí)間內(nèi)的功率序列；

7)根據(jù)步驟2)得到的常規(guī)機(jī)組的時(shí)序出力和步驟6)得到的風(fēng)電場(chǎng)的功率序列，系統(tǒng)負(fù)荷為P_L(t)，考慮風(fēng)電允許接入比例η％，將風(fēng)電超出允許接入比例而系統(tǒng)吸收允許接入的風(fēng)電后仍處于缺電狀態(tài)記為條件A，考慮條件A下每個(gè)時(shí)刻的系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)和過(guò)剩風(fēng)電電量ΔG_w(t)；包括：

7-1)條件A表示為：

其中，G_c(t)表示常規(guī)機(jī)組的時(shí)序出力，G_w(t)表示風(fēng)電場(chǎng)的功率序列；

7-2)風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿(mǎn)足條件A時(shí)，系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)如下，ΔE(t)正值表示過(guò)剩的電量，ΔE(t)為負(fù)表示系統(tǒng)實(shí)際缺電的電量：

7-3)當(dāng)風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿(mǎn)足條件A時(shí)，系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)和過(guò)剩風(fēng)電電量ΔG_w(t)如下：

8)根據(jù)第m臺(tái)儲(chǔ)能元件的故障率和修復(fù)率，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到儲(chǔ)能元件的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；

9)利用步驟8)的狀態(tài)序列中狀態(tài)值是否為0判斷當(dāng)前時(shí)刻是否為故障狀態(tài)，若為0表示該儲(chǔ)能元件處于故障狀態(tài)，則當(dāng)前時(shí)刻的儲(chǔ)能元件的電量清零；

10)當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿(mǎn)足條件A時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量；轉(zhuǎn)入步驟12)；具體求解過(guò)程如下：

10-1)參數(shù)初始化，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有M臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為E_e，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為E_b(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量E_b(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為P_m；

10-2)根據(jù)步驟7)得到系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)，

若ΔE(t)為正，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收此過(guò)剩的電量，求解第i臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量ΔE_b(i,t)，具體過(guò)程如下：

10-2-1)根據(jù)步驟9)，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-1)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-2)；

10-2-2)對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，其最大吸收的電量ΔE_b0(i,t)如下：

10-2-3)考慮每小時(shí)的最大充放電功率P_m，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

10-2-4)對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件吸收了電量，因此修正ΔE(t)，

ΔE(t)＝ΔE(t)-ΔE_b(i,t)

10-2-5)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-2)到10-2-4)，直至ΔE(t)為零或i>M，即所有儲(chǔ)能元件充電結(jié)束；

若ΔE(t)為負(fù)，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充系統(tǒng)此時(shí)的缺電電量，求解第i臺(tái)儲(chǔ)能元件的放電電量ΔE_b(i,t)，具體過(guò)程如下：

10-2-a)，根據(jù)步驟9)，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-a)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-b)；

10-2-b)對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，其最大放電的電量ΔE_b0(i,t)如下：

10-2-c)考慮每小時(shí)的最大充放電功率P_m，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

10-2-d)對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件放出了電量，因此修正ΔE(t)，

ΔE(t)＝ΔE(t)-ΔE_b(i,t)

10-2-e)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-b)到10-2-d)，直至ΔE(t)為零或i>M，即所有儲(chǔ)能元件放電結(jié)束；

11)當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿(mǎn)足條件A時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)和過(guò)剩風(fēng)電電量ΔG_w(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量；轉(zhuǎn)入步驟12)；具體求解過(guò)程如下：

11-1)參數(shù)初始化，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有M臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為E_e，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為E_b(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量E_b(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為P_m；

11-2)根據(jù)步驟7)得到系統(tǒng)t時(shí)刻的系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)和過(guò)剩風(fēng)電電量ΔG_w(t)；根據(jù)冒泡排序的算法，將t時(shí)刻的儲(chǔ)能元件按照此刻儲(chǔ)能元件剩余電量E_b(i,t)的多少?gòu)母叩降团判颍⑦M(jìn)行編號(hào)，得到儲(chǔ)能元件的優(yōu)先放電順序數(shù)組S；

11-3)根據(jù)確立的優(yōu)先放電順序數(shù)組S，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的放電電量ΔE_b(k,t)，具體過(guò)程如下：

11-3-1)令i＝1；

11-3-2)令k＝S(i)；

11-3-3)根據(jù)步驟9)，判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-3-2)；若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-3-4)；

11-3-4)對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，其最大放電電量ΔE_b0(k,t)如下：

11-3-5)考慮每小時(shí)的最大充放電功率P_m，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

11-3-6)對(duì)于第S(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件放出了電量，因此修正ΔE(t)，

ΔE(t)＝ΔE(t)-ΔE_b(k,t)

11-3-7)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-3-2)到11-3-6)，直至ΔE(t)為零或i>M，即所有設(shè)備放電結(jié)束；

11-4)若i>M，直接轉(zhuǎn)步驟12)；否則剩余未參與放電的儲(chǔ)能元件可吸收過(guò)剩風(fēng)電電量ΔG_w(t)，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量ΔE_b(k,t)，具體過(guò)程如下：

11-4-1)令k＝S(i)；

11-4-2)根據(jù)步驟9)判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-4-1)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-4-3)；

11-4-3)對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，其最大吸收的電量ΔE_b0(k,t)如下：

11-4-4)考慮每小時(shí)的最大充放電功率P_m，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

11-4-5)對(duì)于第S(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件吸收了電量，因此修正ΔG_w(t)，

ΔG_w(t)＝ΔG_w(t)-ΔE_b(k,t)

11-4-6)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-4-1)到11-4-5)直至ΔG_w(t)為零或i>M，即所有設(shè)備充電結(jié)束；

12)將確定的儲(chǔ)能元件充電電量或放電電量和t時(shí)刻剩余電量E_b(i,t)相加即可得到下一時(shí)刻各儲(chǔ)能元件的剩余電量；

13)若執(zhí)行步驟10)或者步驟11)后，系統(tǒng)過(guò)剩電量ΔE(t)<0，則此時(shí)刻系統(tǒng)處于缺電狀態(tài)，缺電量記為SE(t)，且SE(t)＝-ΔE(t)，同時(shí)系統(tǒng)缺電時(shí)間加1，Lole＝Lole+1；

14)令時(shí)間遞增1，即t＝t+1，重復(fù)步驟10)到步驟13)，直到t>8760；

15)計(jì)算一年的缺電量eens，其值為一年內(nèi)所有SE(t)的總和；

16)計(jì)算仿真疊加缺電量Eens＝Eens+eens，重復(fù)步驟2)到步驟16)，每循環(huán)一次，仿真次數(shù)加1，直到仿真次數(shù)達(dá)到N，其中，Eens的初始值為0；

17)計(jì)算系統(tǒng)年均缺電量EENS＝Eens/N，系統(tǒng)年均缺電時(shí)間LOLT＝Lole/N，系統(tǒng)缺電概率LOLP＝LOLT/8760。