[發明專利]一種虛擬超級電容器的運維經濟優化控制方法

有效

• 申請號: 202010008140.9
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111146791B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 王琛;楊甫;宋厚明;李志華;蔣一銘;吳奇
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司連云港市贛榆區供電分公司;華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明涉及一種虛擬超級電容器的運維經濟優化控制方法，建立可控負荷的旋轉動能與直流電容儲能元件充放電能量的轉換關系，將具有轉速調節能力的異步電動機虛擬為超級電容器，綜合分析虛擬超級電容器控制過程中的的負荷經濟損失和儲能壽命折損收益，建立虛擬超級電容器的經濟運維評價模型，利用粒子群算法求解，為虛擬電容值提供計算依據，實現系統經濟穩定運行。

技術領域

本發明涉及電網控制技術領域，具體涉及一種虛擬超級電容器的運維經濟優化控制方法。

背景技術

現有技術中，為了減少對環境的破壞，新能源發電越來越受到重視。但是具有間歇性和波動性的風電、光伏等新能源接入電網，將會威脅電網系統的安全穩定運行。為提高電網運行穩定性，具有平抑不平衡功率的儲能裝置受到了重點關注。但是，蓄電池和超級電容器等儲能裝置的投入，必將增加電網的初始建設成本和后期運維費用。

在直流微電網中，負荷側主動參與系統功率調節，理論上可以顯著減小儲能裝置的容量配置，及其在充放電過程中的壽命老化折損，節省運維成本，成為提高系統運行經濟性的可行方案之一。目前針對負荷需求側管理主要集中在通過改變溫控負荷功率，使其與傳統電源配合，維持系統功率動態平衡，并未考慮負荷調節后的收益折損。此外，儲能充放電方式改變后的運行成本問題在現有研究中也很少涉及。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種虛擬超級電容器的運維經濟優化控制方法。

為實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種虛擬超級電容器的運維經濟優化控制方法，所述電網系統包括蓄電池、超級電容器和可控負荷，所述方法包括：

根據可控負荷的旋轉動能與超級電容器充放電能量轉換關系，確定虛擬電容值的表達式和虛擬荷電狀態的表達式；

根據虛擬電容值的表達式和虛擬荷電狀態的表達式建立虛擬電容控制下的負荷經濟損失模型；

根據所述負荷經濟損失模型確定包含虛擬電容值的系統運維經濟評價模型；

基于粒子群優化算法對所述系統運維經濟評價模型進行求解，得到收益最大時對應的虛擬電容值；

根據所述虛擬電容值控制可控負荷的運行工況。

可選的，根據可控負荷旋轉動能與超級電容器充放電能量轉換關系確定虛擬電容值的表達式和虛擬荷電狀態的表達式，具體包括：

建立機械動能與電容儲能的能量關系為

其中，E_Cvir為虛擬儲能裝置的虛擬能量；C_vir為虛擬儲能裝置的虛擬電容值；J_s、ω_r、p_n分別為電機的轉子轉動慣量、電角速度和極對數；U_C為超級電容器電壓；

t時段的虛擬電容C_vir(t)可表示為

基于能量角度定義虛擬儲能設備的荷電狀態SOC_vir為

可選的，所述系統運維經濟評價模型的表達式為：

式中：F為系統總的經濟性收益；F_in(t)為t時段系統收益；F_out(t)為t時段蓄電池壽命損耗。

可選的，通過下述公式計算蓄電池t時段蓄電池壽命損耗：