[發(fā)明專利]一種考慮充放電持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配方法

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• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111952999A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬福元;龔裕仲;趙宇;吳田;成城;江全元;耿光超;李熹寧;呂力行;許峰;陳少華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發(fā)明涉及一種考慮充放電持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配方法，包括步驟：S1、建立電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配基本優(yōu)化模型；S2、在指令波動(dòng)劇烈的場景下加入考慮充放電持續(xù)時(shí)間的動(dòng)態(tài)約束。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)基本功率分配模型中加入基于持續(xù)時(shí)間的充放電狀態(tài)切換約束，有效降低了電池的循環(huán)次數(shù)，從而延長了儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。在功率波動(dòng)劇烈的儲(chǔ)能應(yīng)用場景下調(diào)整約束條件確保該優(yōu)化模型可解；在多個(gè)儲(chǔ)能單元中合理分配儲(chǔ)能功率指令，優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，最大化儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電能力；設(shè)計(jì)了基于持續(xù)時(shí)間的動(dòng)態(tài)切換約束，有效延長了儲(chǔ)能電池的單次充放電時(shí)間，減緩儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命損耗，保證了功率分配控制方法的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率分配領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮充放電持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配方法。

背景技術(shù)

儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由多個(gè)儲(chǔ)能單元組成，且各儲(chǔ)能單元通過功率變流器(PowerConverter System，PCS)與直流母線相連，且各單元功率可控。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于調(diào)頻，輔助新能源發(fā)電等場景下，輸出功率波動(dòng)性大導(dǎo)致充放電切換頻繁，嚴(yán)重影響電池壽命。目前的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法大多只考慮了儲(chǔ)能單元荷電狀態(tài)的平衡，這些功率分配方法在一定程度上可以最大化儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電能力，防止部分儲(chǔ)能單元能量不足從而降低儲(chǔ)能系統(tǒng)整體的功率輸出能力。考慮到特殊場景下功率指令的波動(dòng)性，為了提高儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池的壽命，需要設(shè)計(jì)一種功率分配方法既能提高各儲(chǔ)能單元充放電的持續(xù)時(shí)間從而延長電池循環(huán)壽命，同時(shí)也能夠滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)總功率輸出的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種考慮充放電持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配方法。

這種考慮充放電持續(xù)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配方法，包括以下步驟：

S1、建立電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配基本優(yōu)化模型；

S1.1、建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以儲(chǔ)能單元SOC方差最小為優(yōu)化目標(biāo)：

上式中，n是儲(chǔ)能單元數(shù)量，是儲(chǔ)能單元i在時(shí)間t+1的荷電狀態(tài)，是儲(chǔ)能單元j在時(shí)間t+1的荷電狀態(tài)；

S1.2、建立儲(chǔ)能系統(tǒng)靜態(tài)約束：建立總功率指令約束、單元功率約束和功率爬坡約束；相關(guān)公式為：

上式中，是儲(chǔ)能單元i在t時(shí)的功率，是儲(chǔ)能單元i在t-1時(shí)的功率；為儲(chǔ)能系統(tǒng)的總功率指令；P_max和P_min分別為儲(chǔ)能單元最大充放電功率和最小充放電功率；ΔP_max為儲(chǔ)能單元最大爬坡功率；SOC_min和SOC_max分別表示儲(chǔ)能單元的能量狀態(tài)上限和下限；ΔT為功率指令的持續(xù)時(shí)間；

S2、在指令波動(dòng)劇烈的場景下加入考慮充放電持續(xù)時(shí)間的動(dòng)態(tài)約束；

S2.1、建立如下基于充放電持續(xù)時(shí)間的約束：

上式中，為儲(chǔ)能單元i在時(shí)間t從充電狀態(tài)切換至放電狀態(tài)的標(biāo)志位，為儲(chǔ)能單元i在時(shí)間t從放電狀態(tài)切換至充電狀態(tài)的標(biāo)志位，表示儲(chǔ)能單元i的最小放電持續(xù)時(shí)間，表示儲(chǔ)能單元i的最小充電持續(xù)時(shí)間；表示截止至t-1時(shí)刻單元i的累計(jì)放電時(shí)間，表示截止至t-1時(shí)刻單元i的累計(jì)充電時(shí)間；

S2.2、通過動(dòng)態(tài)切換策略動(dòng)態(tài)調(diào)整約束中的持續(xù)時(shí)間參數(shù)；

S3、求解電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配基本優(yōu)化模型，得到儲(chǔ)能單元功率的指令。

作為優(yōu)選，所述步驟S2.1中截止至t-1時(shí)刻單元i的累計(jì)放電時(shí)間和累計(jì)充電時(shí)間表示為：