[發明專利]一種用于平抑間歇性負荷的混合儲能系統優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202011077340.6
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112260296A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 劉忠;桑丙玉;梁銘;楊波;王升波;周晨;詹昕;周國正;李培培;夏壘
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司揚州供電分公司;中國電力科學研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司高郵市供電分公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32;H02J3/24;H02J3/00
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 葛軍

一種用于平抑間歇性負荷的混合儲能系統優化方法及裝置，包括以下步驟：步驟1)：模擬間歇性負荷的功率變化以及混合儲能系統中的儲能元件數學建模；步驟2)：建立混合儲能系統高低頻功率分配模型；步驟3)：結合約束條件確定混合儲能系統的額定功率和容量范圍；步驟4)：建立包含容量成本和功率成本的混合儲能容量優化模型；步驟5)：根據優化目標函數對混合儲能容量優化模型進行求解，獲得混合儲能系統容量優化結果。本發明能夠實現混合儲能系統中蓄電池和超級電容器兩者之間功率的有效分配，保證平抑間歇性負荷功率波動的有效性，同時保證優化配置混合儲能系統的經濟性，提升了含間歇性負荷低壓配電網電能質量與供電可靠性。

技術領域

本發明涉及混合儲能優化技術領域，尤其涉及一種用于平抑間歇性負荷的混合儲能系統優化方法及裝置。

背景技術

我國的農村、山區、海島及一些老舊城區等處于配電網末端，其低壓配電網覆蓋范圍廣、網架結構薄弱，常常存在季節性和時段性負荷波動造成的供電能力不足、電能質量較差、供電可靠性低的問題。一些地區的農林漁牧業等屬于時節、季節型產業，用電設備呈現間歇性負載特性，其功率峰谷相差近十余倍，峰時功率會導致用電電壓降低、三相電壓不平衡等電能質量問題，嚴重時出現配電變壓器容量越限，可能引起配變和用電設備無法工作或損壞，帶來巨大的經濟損失，甚至引起供用電糾紛。因此，亟需尋找新途徑解決配電網存在的負荷間歇性特征突出、供電可靠性低、供電能力不足等諸多電力供應問題。

發明內容

本發明提供一種用于平抑間歇性負荷的混合儲能系統優化方法及裝置，該方法實現混合儲能系統(hybrid energy storage system，HESS)中蓄電池和超級電容器兩者之間功率的有效分配，保證平抑間歇性負荷功率波動的有效性，同時保證優化配置混合儲能系統的經濟性，提升了含間歇性負荷低壓配電網電能質量與供電可靠性。

本發明的技術方案為：包括以下步驟：

步驟1)：模擬間歇性負荷的功率變化以及儲能元件數學建模；

步驟2)：建立混合儲能系統高低頻功率分配模型；

步驟3)：結合約束條件確定混合儲能系統的額定功率和容量范圍；

步驟4)：建立包含容量成本和功率成本的混合儲能容量優化模型；

步驟5)：根據優化目標函數對混合儲能容量優化模型進行求解，獲得混合儲能系統容量優化結果。

步驟1)中,

采用統計綜合法，模擬間歇性負荷的功率變化，得到間歇性負荷功率變化曲線；

儲能元件包括蓄電池和超級電容器，

蓄電池荷電狀態模型為：

其中，SOC(t)表示蓄電池當前荷電狀態，SOC₀表示蓄電池初始荷電狀態，Q_bat表示電池額定容量，I_b表示蓄電池流經的電流值，dt表示時間積分微量；

超級電容器模型為：

其中，E_t表示超級電容器容量，C表示超級電容器電容值，V_t表示超級電容器電壓值，V₀表示超級電容器電壓初始值，I_c表示超級電容器電流值，t表示超級電容器工作時間，R表示超級電容器等效電阻值。

步驟2)的具體過程如下：

步驟21)：通過配電網內供電功率P_G與負荷功率P_L之差確定功率缺額ΔP；

步驟22)：采用經驗模態分解對功率缺額ΔP進行分解，表達式如下：