[發明專利]考慮大規模風電接入的混合儲能容量優化配置方法及系統

有效

• 申請號: 202011096065.2
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112307603B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張倩茅;姚福星;齊曉光;張松巖;王穎;張菁;朱天曈;韓璟琳;孫鵬飛;劉芮;邵華;苗世洪
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司經濟技術研究院;國家電網有限公司;華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J3/28;H02J15/00;G06N3/006;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種考慮大規模風電接入的混合儲能容量優化配置方法及系統，所述方法包括：構建容量決策模型以及日前調度模型；采用粒子群優化算法，初始化各粒子的參數，并進行可行性檢測；對各典型日下的風電出力進行經驗模態分解，并將分解出的高頻本征模態函數分量之和作為VRB的期望平抑功率；基于所述期望平抑功率、所述日前調度模型以及各粒子的位置參數，確定各典型日的運行成本；基于所述各典型日的運行成本，得到相應的年度運行成本，并結合所述容量決策模型，計算各粒子的適應度，直至輸出最優配置結果。如此，本發明能夠有效平抑風電出力波動、削峰填谷、改善系統的新能源消納能力，還能夠降低系統運行成本，提高系統的可靠性。

技術領域

本發明屬于混合儲能優化規劃技術領域，更具體地，涉及一種考慮大規模風電接入的混合儲能容量優化配置方法及系統。

背景技術

近年來，以風光為代表的新能源取得了長足顯著的發展，較好地滿足了我國清潔低碳的供電需求。然而，由于風光出力具有明顯的波動性，其大規模接入給電網的安全穩定運行帶來了巨大挑戰，亟需采取有效手段對其出力波動進行平抑。另一方面，隨著工商業負荷的大量接入以及居民生活水平的不斷提高，我國電網峰谷差正逐步加大，出現了用電高峰期電能供應不足、非用電高峰時發電機組停機或低負荷運行等一系列現象，如何有效削峰填谷，提升電網調節能力并保證清潔能源的全額消納，也已成為亟待解決的關鍵問題之一。

在此背景下，儲能技術越來越多地受到學術界及工業界的廣泛關注。不同的儲能技術具有不同的基礎特性，因此適用于不同的應用場景，兩種或多種儲能技術耦合將能夠更加全面高效地滿足用電系統的不同需求，為解決上述問題提供了新的手段和方法。因此，考慮混合儲能系統中不同儲能類型的技術經濟特性，研究混合儲能系統的容量優化配置方法，對挖掘不同儲能技術的協調互補特性、發揮各類型儲能技術的獨特優勢并進一步提升電網的經濟安全運行水平具有重要意義。

現有文獻針對由蓄電池、超級電容器或飛輪組成的混合儲能系統開展了大量研究，這種組合具有變工況特性好、易于控制的優點。也有部分文獻對鋰電池及超級電容器組成的混合儲能系統進行了深入研究，分別采用不同的方法對二者的功率頻段進行劃分，進而配置其容量。此外，還有部分文獻分析了蓄電池與抽水蓄能電站的容量優化配置問題。以上文獻在功率分配策略、求解方法等方面開展了卓有成效的研究工作，并提出了行之有效的混合儲能系統容量優化配置方案，但在推廣應用方面還存在以下問題：①超級電容器以及飛輪儲能的成本較高，難以大規模應用，且二者持續充放電能力差，在應對可再生能源出力劇烈波動時往往捉襟見肘；②蓄電池循環壽命短，日常維護較為頻繁，且存在環境污染風險，鋰電池成本高，安全性較差，均不適合大規模應用；③抽水蓄能技術對地形和水源的要求較高，規劃設計前需要進行生態評估，建設周期長，應用場景受限。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供一種考慮大規模風電接入的混合儲能容量優化配置方法及系統，用以解決現有的可再生能源出力波動性較大、峰谷差逐年增加、新能源消納困難的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種考慮大規模風電接入的混合儲能容量優化配置方法，所述混合儲能包括壓縮空氣儲能CAES和全釩液流電池VRB，所述方法包括以下步驟：S1、構建容量決策模型以及日前調度模型；S2、采用粒子群優化算法，初始化各粒子的參數，并進行可行性檢測；S3、對各典型日下的風電出力進行經驗模態分解，并將分解出的高頻本征模態函數分量之和作為VRB的期望平抑功率；基于所述期望平抑功率、所述日前調度模型以及各粒子的位置參數，確定各典型日的運行成本；S4、基于所述各典型日的運行成本，得到相應的年度運行成本，并結合所述容量決策模型，計算各粒子的適應度，直至輸出最優配置結果。

進一步地，所述容量決策模型的目標函數為：