[發(fā)明專利]一種獨(dú)立型微能源網(wǎng)儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置求解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710431745.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107134810B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔明勇;王楚通;王玉翠
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/28;H02J3/38;H02J3/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種獨(dú)立型微能源網(wǎng)儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置求解方法，其特征在于：

儲能系統(tǒng)的配置影響儲能系統(tǒng)的投資費(fèi)用、整個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行費(fèi)用、治污費(fèi)用三個(gè)方面；配置較低的儲能系統(tǒng)達(dá)不到系統(tǒng)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，不能有效降低運(yùn)行費(fèi)用，排放的CO₂和有害氣體含量較高；而配置較高的儲能系統(tǒng)投資費(fèi)用較高，整體的維護(hù)費(fèi)用也相對較高；因此，最優(yōu)儲能系統(tǒng)的配置選擇在投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、治污費(fèi)用三者間達(dá)到平衡，在平衡點(diǎn)處找到三者之和，即總的費(fèi)用達(dá)到最小的儲能系統(tǒng)配置；

所述方法的步驟如下：

步驟1，確立微能源網(wǎng)的自給自足概率需求；

步驟2，建立微能源網(wǎng)的儲能系統(tǒng)最優(yōu)化配置模型；

步驟3，針對儲能系統(tǒng)最優(yōu)化配置模型，采用雨流計(jì)數(shù)法估算蓄電池壽命，得出投資系數(shù)；

步驟4，通過預(yù)測一年負(fù)荷數(shù)據(jù)，風(fēng)電數(shù)據(jù)，在模擬運(yùn)行過程中采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行策略，并根據(jù)尋優(yōu)范圍選擇遍歷算法或者粒子群算法尋求最優(yōu)化的儲能系統(tǒng)配置；

在步驟1中，所述自給自足概率需求，其模型為：

其中，PSS_e和PSS_h分別是微能源網(wǎng)中電負(fù)荷與熱負(fù)荷的自給自足概率，Δw，Δd和Δh分別滿足正態(tài)分布的風(fēng)出力預(yù)測誤差；

在步驟2中，所述建立微能源網(wǎng)的儲能系統(tǒng)最優(yōu)化配置模型，其具體過程包括如下內(nèi)容：

在模型中需要考慮投資、運(yùn)行和治污環(huán)境以及燃料費(fèi)用的綜合總成本，以總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立模型：

Min(IC+OC+PC) (3)

式中，IC是儲能系統(tǒng)投資費(fèi)用，OC是微能源網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用，PC是微能源網(wǎng)治污成本，α是蓄電池的單位功率投資系數(shù)，β是蓄電池的單位容量投資系數(shù)，χ是儲熱系統(tǒng)的單位功率投資系數(shù)，δ是儲熱系統(tǒng)的單位容量投資系數(shù)，是蓄電池的最大功率，是蓄電池的最大容量，是儲熱系統(tǒng)的最大功率，是儲熱系統(tǒng)的最大容量，NT是總的天數(shù)，NH是總的小時(shí)數(shù)，NG是總的常規(guī)火電機(jī)組數(shù)，NL是總的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)，P_ith是某常規(guī)機(jī)組在某時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生的功率，F(xiàn)_e是該功率與費(fèi)用的函數(shù)關(guān)系，I_ith是分布式電源是否工作的狀態(tài)指數(shù)，工作為1，不工作即為0，P_lth是某熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在某時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生的功率，F(xiàn)_h是該功率與費(fèi)用的函數(shù)關(guān)系，L_lth是分布式電源是否工作的狀態(tài)指數(shù)，工作為1，不工作即為0；SU_th，SD_th分別為發(fā)電機(jī)組的啟停機(jī)費(fèi)用，α_K表示不同污染物的治理費(fèi)用系數(shù)，β_K表示不同污染物的排放系數(shù)，NK表示污染物總量；

其中，蓄電池的單位容量投資系數(shù)為：

式中，C_E是總的電儲能單位容量投資成本，C_m是設(shè)備每單位容量的維修、維護(hù)費(fèi)用和裝置處置費(fèi)用之和；將這些費(fèi)用平攤到儲能系統(tǒng)的周期壽命中，從而得到規(guī)劃周期內(nèi)的單位投資系數(shù)；

煤耗成本表示為發(fā)電功率的二次函數(shù)形式；常規(guī)火電機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的功率成本函數(shù)分別為：

微能源網(wǎng)的儲能系統(tǒng)最優(yōu)化配置模型的約束條件如下：

電功率平衡約束，供熱平衡約束，風(fēng)電出力約束，機(jī)組約束，儲電系統(tǒng)約束和儲熱系統(tǒng)約束；所述機(jī)組約束包括機(jī)組出力上下限約束、抽汽式機(jī)組熱出力上下限約束、抽汽式機(jī)組凈發(fā)電出力上下限約束、機(jī)組的總功率爬坡約束和抽汽式機(jī)組的熱爬坡約束；所述約束條件的具體內(nèi)容為：

(1)電功率平衡約束：

式中，NR是新能源數(shù)量，P_rth是新能源產(chǎn)生的功率，P_ESS是儲能系統(tǒng)充電或者放電的功率，充電為負(fù)值，放電是正值；P_load,th為該時(shí)段負(fù)荷所需功率；

(2)供熱平衡約束：

式中，h_lth為熱電機(jī)組l在該時(shí)段的熱功率；h_hs為該時(shí)段儲熱罐的儲、放熱功率；放熱為正值，儲熱為負(fù)值，h_load,th為系統(tǒng)該時(shí)段的熱負(fù)荷；NL為所有熱電機(jī)組的臺數(shù)；

(3)風(fēng)電出力約束：

式中，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率，v_CI，v_R和v_CO分別代表風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速，額定風(fēng)速和切出風(fēng)速，v_ht是某時(shí)段的風(fēng)速；

(4)機(jī)組約束：

1)機(jī)組出力上下限約束：

p_i,min≤p_i,t≤p_i,max (13)

式中，p_i,min、p_i,max分別為機(jī)組在純凝工況下的最小、最大出力；

2)熱電機(jī)組熱出力上、下限約束：

0≤h_i,t≤h_i,max (14)

式中，h_i,max為機(jī)組熱出力的最大限值，該值主要取決于熱交換器容量的大??；

3)機(jī)組的總功率爬坡約束：

P_ith-P_it(h-1)≤UR_i(1-y_ith)+P_i^miny_ith (15)

P_it(h-1)-P_ith≤DR_i(1-z_ith)+P_i^minz_ith (16)

式中，UR_i是斜坡上升限制，y_ith是該機(jī)組是否啟動(dòng)狀態(tài)量，P_i^min是該發(fā)電機(jī)組的最小發(fā)電量，DR_i是斜坡下降限制，z_ith是該機(jī)組是否停機(jī)狀態(tài)量；

4)熱電機(jī)組的熱爬坡約束：

h_i,t-h_i,t-1≤Δh_u,i (17)

h_i,t-1-h_i,t≤Δh_d,i (18)

式中，Δh_u,i、Δh_d,i分別為抽汽式機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)的熱功率最大變化量；

(5)儲電系統(tǒng)約束：

充電過程為

放電過程為

SOC(t)為第t個(gè)時(shí)段結(jié)束時(shí)儲能系統(tǒng)的剩余電量；SOC(t-1)為第t-1個(gè)時(shí)段結(jié)束時(shí)儲能系統(tǒng)的剩余電量；δ為儲能系統(tǒng)的自放電率；P_c、P_d分別為儲能系統(tǒng)的充、放電功率；η_c、η_d分別為儲電系統(tǒng)的充、放電效率；為儲電系統(tǒng)的額定容量；

(6)儲熱系統(tǒng)約束：

式中，H_HS(t)為時(shí)段t熱儲能容量；μ為熱儲能散熱損失率；Q_{HS_ch}(t)、Q_{HS_dis}(t)和η_hch、η_hdis分別為時(shí)段t的吸放熱功率及效率。