一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，设立反应不同工况特征的光伏供电及蓄电池充放电调整系数，在不同工况下依据调整系数对光伏供电功率和蓄电池的充放电进行调控，计算出不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。本发明专利技术方法保障混合能源系统在条件容许的情况下能够满足负载供电需求，实现太阳能的充分利用，并减少储能电池的充放电次数，提高储能电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法
本专利技术涉及储能电池容量选配
，具体涉及一种适用于光储型混合能源系统的储能电池容量选配方法。
技术介绍
现有技术中光储型混合能源系统由光伏电池系统、蓄电池储能系统和负载组成。其中，光伏电池系统由光伏阵列依次串接最大功率点跟踪控制器和功率变换器后并入交流母线，蓄电池储能系统由多个蓄电池组串接储能双向变流器构成并入交流母线，用以平抑光伏功率波动在并网时的不利影响。光伏电池系统和蓄电池储能系统通过公共母线经变换器共同给负载供电。光储型混合能源系统中由于光伏发电易受环境影响，其发电功率具有很大的波动性、随机性和间歇性，其对系统安全稳定运行和负荷的有效工作将造成很大影响。为了平滑光伏系统出力的波动性，保障系统的供电可靠性，配以一定容量的储能系统。因此如何选取储能系统的容量，如何对储能电池容量选配优化，是当前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，建立不同工况下储能电池容量模型，对光伏电池的供电功率和蓄电池的充放电实施调控。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，其特征是，设立反应不同工况特征的光伏供电及蓄电池充放电调整系数，在不同工况下依据调整系数对光伏供电功率和蓄电池的充放电进行调控，计算出不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。已知蓄电池初始储能量C(t)为：C(t)＝C(t-1)(1-δ)+Pbat2(t)ηcΔt-Pbat3(t)ηdΔt其中，C(t)和C(t-1)分别是蓄电池t时刻和t-1时刻的初始容量(单位为kWmin)，δ是自放电电流率；Pbat2(t)是蓄电池t时刻的放电功率；Pbat3(t)是蓄电池t时刻的充电功率；ηc是蓄电池充电效率；ηd是蓄电池放电效率；Δt为采样间隔。蓄电池充电时的功率Pbat3(t)为：Pbat3(t)＝D3(t)Ppv1(t)其中：D3(t)为t时刻光伏电池为蓄电池充电提供有功功率的调整系数；Ppv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率。光储联合供电系统实际供给负载的总的有功功率Ptotal(t)为：其中：Ptotal(t)为t时刻光储联合供电系统的实际总的有功功率；Ppv(t)为t时刻光伏电池给负载提供的有功功率；Pbat2(t)为t时刻蓄电池给负载提供的有功功率(即为t时刻蓄电池的放电功率)；Ppv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；Pbat1(t)为t时刻蓄电池可提供的最大有功功率；D1(t)为t时刻光伏电池给负载提供的有功功率的调整系数；D2(t)为t时刻蓄电池给负载提供的有功功率调整系数。定义负载所需的有功功率缺额ΔP(t)为：ΔP(t)＝Ppv1(t)-PL(t)其中：ΔP(t)为t时刻负载功率缺额；Ppv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；PL(t)为t时刻负载所需的有功功率。计算t时刻调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量C(t+1)。调整系数的大小由负载功率缺额与系统可提供的功率决定，系统可提供的功率随工作模式不同而变化。在整个能量匹配过程中，当混合供电系统的实际总有功功率Ptotal(t)等于负载所需功率PL(t)时，则表明光储混合能源系统能够满足负载所需功率要求，所选择的储能电池容量能够满足系统的供电需求。根据负载功率缺额ΔP(t)，将光储能量匹配过程分为以下三种情况：情况一：负载功率缺额ΔP(t)＞0，即光伏电池能够提供的功率大于负载所需功率，在根据蓄电池的储电量情况分为两种情况：①光伏电池单独给负载供电蓄电池储电量C(t)达到最大值Cmax，光伏电池仅为负载提供能量，蓄电池既不充电也不放电，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量计算公式如下：其中D2(t)、D3(t)值为0，表征了光伏单独给负载供电工况，D1(t)值由负载功率缺额与光伏提供的功率决定；②光伏电池给负载和蓄电池供电当蓄电池储电量C(t)未达到最大值Cmax时，光伏电池不仅为负载提供能量而且为蓄电池充电提供能量，直到蓄电池储电量达到最大值Cmax时，光伏电池改为仅为负载提供能量，即情况①。则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和第(t+1)min蓄电池储电量计算公式如下：其中，Pbatmax表示充电最大限制功率，D2(t)值为0表征了光伏给负载与电池同时供电工况。情况二：负载功率缺额ΔP(t)＝0，光伏电池能够提供的功率等于负载所需功率，即光伏电池仅给负载供电光伏电池最大有功功率等于负载所需功率时，光伏电池发电量刚好满足负载需求，没有多余能量，因此只要将能量提供给负载即可，蓄电池即不充电也不放电，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量计算公式如下：情况三：负载功率缺额ΔP(t)＜0，光伏电池能够提供的功率小于负载所需功率，应根据蓄电池的储电量判断是否达到蓄电池放电条件，因此可分为两种情况：①光伏电池和蓄电池联合给负载供电当蓄电池储电量大于最小值Cmin时，光伏电池为负载提供能量同时蓄电池也为负载提供能量，直到蓄电池储电量小于最小值Cmin时，光伏电池和蓄电池都不为负载提供能量，即下一种情况②。则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量计算方法如下：其中，仅D3(t)为0表明电池不充电，电池和光伏联合给负载供电；②光伏电池仅给蓄电池供电当蓄电池储电量小于最小值Cmin时，光伏电池和蓄电池都不为负载提供能量，光伏电池仅为蓄电充电提供电能，不为负载供电提供能量，直到满足负载用电需求或储能模块(蓄电池)充电达到饱和状态。则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量计算方法如下：根据负载功率缺额将光储能量匹配系统分为不同的情况，研究不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：建立不同工况下储能电池容量模型，依据光储联合供电系统的调整系数对光伏电池的供电功率和蓄电池的充放电实施调控。计算满足各种工况储能电池容量，进而完成储能电池容量的最优配置。通过容量的合理选配，能够提高系统的供电可靠性，提升储能系统的使用寿命和减少电池的充放电次数。附图说明图1是本专利技术方法的处理流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术的一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配建模方法，以负载功率缺额ΔP(t)，电池初始储能量C(t)和光伏电池的有功功率Ppv(t)为容量选配过程中的判断条件。步骤S1，计算负载所需的有功功率缺额ΔP(t)为：ΔP(t)＝Ppv1(t)-PL(t)步骤S2，计算蓄电池初始储能量C(t)为：C(t)＝C(t-1)(1-δ)+Pbat2(t)ηcΔt-Pbat3(t)ηdΔt蓄电池充电时的功率Pbat3(t)为：Pbat3(t)＝D3(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，其特征在于，包括：设立反应不同工况特征的光伏供电及蓄电池充放电调整系数，在不同工况下依据调整系数对光伏供电功率和蓄电池的充放电进行调控，计算出不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。

【技术特征摘要】
1.一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，其特征在于，包括：设立反应不同工况特征的光伏供电及蓄电池充放电调整系数，在不同工况下依据调整系数对光伏供电功率和蓄电池的充放电进行调控，计算出不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光伏供电及蓄电池充放电调整系数分别为：D1(t)为第t时刻光伏电池给负载提供的有功功率的调整系数，D2(t)为第t时刻蓄电池给负载提供的有功功率调整系数，D3(t)为第t时刻光伏电池为蓄电池充电提供有功功率的调整系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光储混合能源系统实际供给负载的总的有功功率Ptotal(t)为：其中：Ptotal(t)为t时刻光储联合供电系统的实际总的有功功率；Ppv(t)为t时刻光伏电池给负载提供的有功功率；Pbat2(t)为t时刻蓄电池给负载提供的有功功率；Ppv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；Pbat1(t)为t时刻蓄电池可提供的最大有功功率；能量匹配过程中，当混合供电系统的实际总有功功率Ptotal(t)等于负载所需功率PL(t)时，则表明光储混合能源系统能够满足负载所需功率要求，所选择的储能电池容量能够满足系统的供电需求。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，负载所需的有功功率缺额ΔP(t)为：ΔP(t)＝Ppv1(t)-PL(t)其中：ΔP(t)为t时刻负载功率缺额；Ppv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；PL(t)为t时刻负载所需的有功功率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据负载功率缺额ΔP(t)，将光储能量匹配工况分为以下三种情况：情况一：负载功率缺额ΔP(t)＞0，在根据蓄电池的储电量情况分为两种情况：①光伏电池单独给负载供电蓄电池储电量C(t)达到最大值Cmax，光伏电池仅为负载提供能量，蓄电池既不充电也不放电，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和蓄电池储电量计算公式如下：其中D2(t)、D3(t)值为0，表征了光伏单独给负载供电工况，D1(t)值由负载功率缺额与光伏提供的功率决定；②光伏电池给负载和蓄电池供电当蓄电池储电量C(t)未达到最大值Cmax时，光伏电池不仅为负载提供能量而且为蓄电池充电提供能量，直到蓄电池储电量达到最大值Cmax时，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D1(t)、D2(t)、D3(t)和第(t+1)min蓄电池储电量计算公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，裴谦，李健林，孙玉坤，朱纪洪，水恒华，姜风雷，袁宇波，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32