[發(fā)明專利]一種微網(wǎng)風(fēng)光儲系統(tǒng)中混合儲能容量優(yōu)化配置方法

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• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110797896A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薄鑫;吳倩;韓笑;王夢帆;潘益;鄭建勇;王洋;宋杉;王琳媛;鄒盛;李辰;許偲軒;馬宏原;張群;王瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇電力設(shè)計咨詢有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 32238 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

本發(fā)明公開了一種考慮風(fēng)光儲系統(tǒng)出力波動平抑的混合儲能容量優(yōu)化配置方法，采用變分模態(tài)分解，將經(jīng)由滑動平均濾波得到的混合儲能系統(tǒng)參考功率分解為高頻與低頻兩部分，分別作為混合儲能系統(tǒng)中超級電容器和蓄電池的參考功率。利用仿真得到的大量儲能系統(tǒng)參數(shù)與風(fēng)光儲系統(tǒng)輸出功率平滑度的對應(yīng)關(guān)系訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。以平滑效果最優(yōu)與投資成本最低為目標函數(shù)，構(gòu)建混合儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置模型，采用遺傳算法求解混合儲能系統(tǒng)的最優(yōu)容量配置方案。本發(fā)明充分利用了蓄電池和超級電容器在功率密度、能量密度等方面的互補特性，既減少了蓄電池和超級電容器配置的容量，保證了經(jīng)濟性，又增強了HESS對風(fēng)、光輸出功率波動的平抑效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電網(wǎng)儲能容量優(yōu)化配置領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮風(fēng)光儲系統(tǒng)出力波動平抑的混合儲能容量優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)

近年來，全球范圍內(nèi)對能源的可持續(xù)性以及傳統(tǒng)發(fā)電方式帶來的環(huán)境問題的關(guān)注，為可再生能源的發(fā)展提供了動力。微網(wǎng)作為可再生能源發(fā)電設(shè)備接入電網(wǎng)的一種重要方式，其運行的安全穩(wěn)定性受可再生能源發(fā)電的隨機性和間歇性影響。在微網(wǎng)內(nèi)配置一定容量的儲能裝置，可以平抑可再生能源出力波動，保證微網(wǎng)電能質(zhì)量和運行穩(wěn)定性，提高能源利用率。目前運用于微網(wǎng)的儲能技術(shù)可分為能量型儲能和功率型儲能，這兩類儲能在能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和價格等技術(shù)、經(jīng)濟性能上有較強的互補性。因此，為了平抑風(fēng)電、光伏輸出功率波動，同時兼顧系統(tǒng)運行經(jīng)濟性，通常采用由上述兩類儲能集成的混合儲能系統(tǒng)(hybrid energy storage system，HESS)。

針對合理配置HESS中兩類儲能的容量已有研究成果：基于一階低通濾波法和限風(fēng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計特性分析，兼顧風(fēng)電功率波動平抑效果與風(fēng)電消納能力，以HESS綜合收益最大為目標選擇最優(yōu)容量配置方案；基于對微網(wǎng)凈負荷功率的頻譜分析，制定HESS初級功率分配策略，引入儲能的充放電約束和荷電狀態(tài)約束，對功率分配策略進行二次修正，以HESS年綜合成本最低為目標構(gòu)建HESS容量優(yōu)化模型；采用小波包分解技術(shù)處理風(fēng)電功率，對混合儲能內(nèi)部進行合理功率分配，計及電池壽命損耗建立混合儲能容量經(jīng)濟優(yōu)化模型；提出一種根據(jù)儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition，EMD)濾波階數(shù)的HESS功率分配方法，在有效平抑風(fēng)電波動的同時維持儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的穩(wěn)定；基于光伏并網(wǎng)對功率波動的要求，設(shè)計了一種采用總體平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(ensembleempirical mode decomposition，EEMD)平滑光伏功率波動的HESS充放電控制策略。

目前常采用低通濾波法、小波包分解、EMD分解和EEMD分解技術(shù)等方法分配HESS內(nèi)兩類儲能的功率，并配置其容量。低通濾波法原理簡單、運算速度快，但會產(chǎn)生一定的時延。小波包分解的準確性易受所選基函數(shù)的影響，且計算復(fù)雜。EMD分解出的頻率相近的模態(tài)分量易產(chǎn)生模態(tài)混疊現(xiàn)象，影響功率分配。EEMD大大改善了模態(tài)混疊問題，但是數(shù)據(jù)計算量過大。而變分模態(tài)分解(variational mode decomposition，VMD)相比上述方法，既不產(chǎn)生時延且運算效率高，又不易受噪聲干擾，同時解決了EMD中的模態(tài)混疊問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種考慮風(fēng)光儲系統(tǒng)出力波動平抑的混合儲能容量優(yōu)化配置方法，充分利用了蓄電池和超級電容器在功率密度、能量密度等方面的互補特性，既減少了蓄電池和超級電容器配置的容量，保證了經(jīng)濟性，又增強了HESS對風(fēng)、光輸出功率波動的平抑效果，具體由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

所述微網(wǎng)風(fēng)光儲系統(tǒng)中混合儲能容量優(yōu)化配置方法，包括步驟：

步驟1)采用滑動平均法確定風(fēng)光儲系統(tǒng)的并網(wǎng)參考功率；

步驟2)通過變分模態(tài)分解和希爾伯特變換確定分界頻率，根據(jù)分界頻率和儲能荷電狀態(tài)約束制定混合儲能系統(tǒng)控制策略；

步驟3)建立風(fēng)、光輸出功率波動特性與風(fēng)光儲系統(tǒng)輸出功率波動程度的評價指標體系；