[發明專利]一種基于平抑牽引的儲能容量改進方法

在審

• 申請號: 202110433335.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113013909A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 彭紫揚;石瀚華;羅培;楊顏澤
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及鐵路儲能設備，具體地涉及鐵路儲能設備平抑牽引負荷波動，提高系統電能質量的技術。本發明涉及到一種具有對電能時空平移的作用的儲能技術，該方法采用高斯平滑法的牽引負荷波動的平抑方法，根據相關算法改進，確定最優的窗口值，并把最優窗口長度作為平滑濾波的理想期望值，能夠最大程度對不同時間尺度的功率需求做出響應，提高系統電能質量。而且根據實際上的經濟規律，把儲能系統的成本和電價等多個影響因子進行粒子群優化，得出蓄電池的在全壽命周期的最優配比的可行解決方案。本發明具有良好的經濟性與穩定性能夠保證鐵路公司的經濟效益和電能質量。

技術領域

本發明涉及鐵路儲能設備，具體地涉及鐵路儲能設備平抑牽引負荷波動，提高系統電能質量的技術。

背景技術

近年來，隨著電氣化鐵路的快速發展，對牽引供電系統的負荷需求日益提高，但其牽引負荷本身具有的波動性和不確定性會對牽引供電系統的安全穩定運行造成影響。分布式電源，特別是可再生能源，由于其安裝方便、綠色環保、控制靈活等優點，在世界范圍內受到越來越多的關注和應用。同時，主動配電網技術的發展與實施為分布式能源并網的高滲透率創造了條件，是智能配電網解決日益嚴重的能源短缺的未來發展趨勢儲能系統憑借其快速功率調節以及兼具供蓄能的特征，在平滑間歇式能源功率波動、削峰填谷、改善電壓質量以及提供備用電源方面都發揮出了巨大的作用，是主動配電網實現對廣泛接入的分布式能源靈活調節以及網絡優化運行的關鍵所在，其配置將直接影響到主動配電網對于分布式能源主動管理的能力以及網絡運行的經濟性。

不同于傳統電網，微電網中的微電源等裝置大多基于逆變器或小容量發電機，系統慣性小，阻尼不足，不具備傳統電網的抗擾動能力；在微電網中，光伏發電、風電等可再生能源發電的間歇性與隨機性、負荷的隨機投切，以及微電源的離網、并網等過程給系統穩定運行和電能質量造成較大影響，引起電壓和頻率波動，甚至系統失穩。儲能裝置通過功率變換裝置可實現功率的四象限靈活調節，實現微電網內有功和無功功率的瞬時平衡，提高了系統穩定性。

由于儲能系統的作用，微電網可實現微電源和負荷兩組不相關隨機變量的解耦，有效削弱風電和光伏發電等間歇性能源對微電網的負面影響。此外，儲能還是微電網定制電力技術的物理基礎，能滿足用戶對電能質量、供電可靠性和安全性的多種要求。隨著各類儲能技術的成熟，儲能設備建設成本不斷降低，電力系統中的儲能設備裝機容量正快速增加。

以我國為例，截至2018年12月底，我國已投運儲能項目的累計裝機規模31.2GW，同比增8％。其中，抽水蓄能的累計裝機規模最大，約為30.0GW。2018年全年新增儲能項目的裝機規模為2.3GW，其中電化學儲能的新增投運規模達到0.6GW，同比增長414％

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種儲能技術具有對電能時空平移的作用，能夠對不同時間尺度的功率需求做出響應，在牽引供電系統中配置儲能系統是平抑牽引負荷功率波動、提高系統電能質量的可行解決方案。

本發明的技術方案為：

1.1基于高斯平滑法的牽引負荷波動平抑方法；

1.2選擇合適的窗口值M來保證平抑的波動分量不過大，減少相應的儲能裝置需求配置和成本投入，同時也避免窗口值選擇過小，導致牽引負荷波動率過高，無法滿足平抑波動需求

本發明通過輸入初始數據，計算出平抑功率標準差，通過公式計算求出最優窗口值，最后保存最優值的窗口值

1.3儲能需求配置的約束選取，通過相關公式來確定儲能功率和容量的約束范圍，保證儲能功率能滿足其最大充放電的功率需求下，來計算功率配置下完全充放電的時長大小。

1.4在實際運用過程中儲能電池本身的成本和收益都會影響系統整體的經濟性，通過建立了儲能系統的經濟性優化模型，來求解滿足目標前提下儲能的最優配置。