[發明專利]集裝箱式無人超市風光互補系統設計方法

在審

• 申請號: 201711499566.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108306577A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 曹永勝
• 申請（專利權）人: 曹永勝
• 主分類號: H02S10/12
• 分類號: H02S10/12;H02J3/32;H02J9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種集裝箱式無人超市風光互補系統設計方法，其特征在于：所述集裝箱式無人超市風光互補系統包括太陽能板和風力發電機，太陽能板和風力發電機通過電線與電能控制系統連接，電能控制系統經過交直流電壓轉換器與蓄能電池組連接，蓄能電池組與外部電網連接，蓄能電池組通過電線與無人超市的負載連接，無人超市建造在集裝箱內，該集裝箱式無人超市風光互補系統設計方法包括如下步驟：

(1)測量無人超市所在地的負載的能耗歷史數據、太陽輻射強度、風速、環境溫度進行統計，能夠得到[0，T]時間內的光照輻射強度函數S(t)和溫度函數T(t)和風速函數v(t)；根據無人超市所在地負載的能耗歷史數據、光照輻射強度函數S(t)和溫度T(t)，得到[0，T]時間內負載子系統的能耗均值和能量消耗率，其中，T以小時為單位；

(2)根據系統的可靠性要求，負載能耗計算所需設計蓄電池容量E，

式中α為常數，表示電池容量消耗非線性程度，值越大，擴散速度越快，電池的放電損耗就越小，L為電池壽命，i(t)為時變電流。第一部分是電池能量消耗，能量不能恢復，第二部分表示電池放電時被抑制的能量，它可以在電池處于空閑狀態下恢復；

(3)結合步驟(1)測量得到的負載能耗和步驟中(2)所計算得到的蓄電池容量，設計風葉長為R的風力發電機數量N和太陽能電池板面積A。

2.根據權利要求1所述的集裝箱式無人超市風光互補系統設計方法，其特征在于：所述步驟(3)中蓄電池容量的具體計算步驟為：

(1)太陽能板的輸出功率：

在輻射強度S(t)和溫度T(t)下，面積A的太陽能電池輸出功率能夠近似表示為P(t)：

P(t)＝AP_maxη(S(t)/S_ref)[1+a(T(t)-T_ref)]

式中：P_max為最大輸出功率，a為溫度系數；η是太陽能電池效率因子。[0，T]時間內太陽能供電無人超市的能量采集率

(2)風機輸出功率

風電場的輸出功率是由風速和風機參數共同決定的，記為x₁。若風電場具有N臺參數完全相同的風機，且忽略不同風機的風速差異，則風電場輸出功率也可采用如下的分段曲線描述：

式中：x₁(v)表示風速為v時對應的風電場輸出功率；e為單機額定功率；v_c為切入風速；v_R為額定風速；v_F為切出風速，η_w為風機的能量轉換效率。風機供電無人超市的能量采集率

(3)根據天氣預測數據(未來T₁時間內太陽光照、風速、環境溫度的預測數據)估算將要獲得的太陽能P’和風能x₁’。使用無人超市負載的能耗歷史數據Ec和現有蓄電池中儲存的電量E，計算是否需要使用外部電網進行充電。如果P′+x′_i+E＞E_c，則不需要進行充電，保持離網狀態，反之，則需要進行外部電網的充電；

(4)風光互補無人超市最優化設計

本發明以最小化成本為優化目標，對發電系統和儲能系統的容量進行優化設計，建立優化問題如下式：

min{cost(R)×N×R+cost(A)×A}

s.t. γ_l≤γ≤γ_h

E(t)＝E(t-1)+c(t)+P(t)+x₁(t)-d(t)

0≤c(t)≤C_max，0≤d(t)≤D_max

其中，[γ_l，γ_h]為電池放電區間，cost(R)為半徑R的風力發電機的成本函數，cost(A)為面積A的太陽能電板的成本函數。c(t)和d(t)分別為蓄電池的實時充放電功率。