复合储能系统容量配置方法及终端设备技术方案

本发明专利技术适用于分布式发电技术领域，尤其涉及复合储能系统容量配置方法及终端设备。所述方法包括：获得复合储能单元在应用场景下的理论功率需求，导入复合储能单元；根据复合储能单元的技术经济特性和理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点；根据频率分界点确定复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求；根据单一储能单元的额定功率和额定容量，建立复合储能单元的全寿命周期经济模型；能根据全寿命周期经济模型确定复合储能单元的最佳容量配比。采用上述方案后，根据全寿命周期经济模型确定复合储能单元的最佳容量配比，不再只是基于经验分析，理论性强，计算简单且计算准确，有很高的适用性和可行性。

Capacity allocation method and terminal equipment for composite energy storage system

The invention is applicable to the field of distributed generation technology, in particular to the capacity allocation method and terminal equipment of composite energy storage system. The methods described include: obtaining the theoretical power demand of the composite energy storage unit in the application scene, introducing the composite energy storage unit, determining the frequency demarcation point according to the technical and economic characteristics of the composite energy storage unit and the spectrum characteristics of the theoretical power demand, and determining the principle of the single energy storage unit in the compound energy storage unit according to the frequency demarcation point. On the basis of the power demand and rated power and rated capacity of single energy storage unit, the life cycle economic model of composite energy storage unit is established, and the optimal capacity ratio of the composite energy storage unit can be determined according to the life cycle economic model. After using the above scheme, the optimal capacity ratio of the composite energy storage unit is determined according to the life cycle economic model. It is no longer based on empirical analysis, strong theoretical, simple calculation and accurate calculation. It has high applicability and feasibility.

【技术实现步骤摘要】
复合储能系统容量配置方法及终端设备
本专利技术属于分布式发电
，尤其涉及复合储能系统容量配置方法及终端设备。
技术介绍
微电网是包含了多种形式新能源、燃气轮机、柴油发电机、负荷等的一种小型的区域电网。微电网解决了分布式新能源的并网问题，同时可以保证较为重要的负荷在配电网停电检修时的供电，提高了系统的供电可靠性，是分布式新能源接入配电网的发展趋势。目前，国内外微电网均处于起步和发展阶段。在微电网内，多使用储能系统来维护微电网的电压和频率稳定。储能系统可以平抑微电网内的功率波动，保证微电网的稳定运行，同时可以吸收分布式新能源的输出功率，解决分布式新能源的安装渗透率问题。多元复合储能系统是由能量型储能系统和功率型储能系统组成。能量型储能系统主要由铅酸蓄电池、锂电池、钛酸锂电池等储能系统组成，特点是储能容量较高、充放电转换次数较少，多为数千次。功率型储能系统主要由超级电容储能系统、飞轮储能、压缩空气储能等组成，特点是储能容量较小，但充放电转换次数较多，可达数十万次。在微电网离网运行时，由于功率主要来源是分布式新能源，分布式新能源具有输出功率变换较快，受外界天气条件影响较大的特点，所以需要储能系统频繁的投入使用。如仅使用能量型储能系统，则会较大的影响微电网的经济性。所以，适合使用多元复合储能系统，可以有效的提高微电网的经济性。在多元复合储能系统的设计中，多元复合储能系统的容量配置方法较为重要，是微电网群和微电网设计规划中的重要问题。目前比较常用的储能配置方法主要有：差额补充法，波动平抑分析法，经济特性优化法等。目前所使用的多元复合储能系统容量配置方法大多基于经验分析，理论性较弱，计算复杂，适应性和可行性不强。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了复合储能系统容量配置方法及终端设备，以解决现有技术中所使用的多元复合储能系统容量配置方法大多基于经验分析，理论性较弱，计算复杂，适应性和可行性不强的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种复合储能系统容量配置方法，包括：获取微电网系统中分布式新能源单元和负荷的实测样本数据，确定复合储能单元的应用场景；获得所述复合储能单元在所述应用场景下的理论功率需求，导入所述复合储能单元；根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点；根据所述频率分界点确定所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求；根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量；根据所述复合储能单元的额定功率和额定容量，建立所述复合储能单元的全寿命周期经济模型；以微电网系统运行目标为约束，以经济最优为目标，根据所述全寿命周期经济模型确定所述复合储能单元的最佳容量配比。作为进一步的技术方案，所述根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点包括：获取所述复合储能单元的复合储能理论出力信号ΔP；分析所述复合储能单元的技术经济特性，结合所述复合储能理论出力信号ΔP的频谱特征，确定频率分界点fN。作为进一步的技术方案，所述根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量包括：分析所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求的频谱，结合复合储能单元的技术经济特性确定频率分界点，计算小波分解层数；根据所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求，构建小波基；根据所述小波分解层数和所述小波基，得出功率型储能单元的高频信号和能量型储能单元的低频信号；采用高通滤波器进行混合储能功率分配，计算方法如下：式中THP为高通滤波器的时间常数，其中，fP为两种储能补偿频段的分界频率，TS为样本数据的采样周期，1/2TS为奈奎斯特采样频率；PSC是超级电容给定的功率，PBESS是锂电池储能的功率，PHESS是总的指令功率；根据功率分配得到的PBESS[n]，其中，PESS[n]以放电为正，为储能实际充放电功率指令，ηd和ηc分别为储能系统的放电效率和充电效率，为n次采样点所计算出的功率指令；n代表采样点；储能实际充放电功率指令PESS[n]绝对值的最大值为储能系统所应具备的最大充放电功率，最大充放电功率为额定功率；获得储能系统实际充放电功率指令后，计算一天内各采样点的储能系统累计充放电能量：一天内储能系统累计最大、最小能量分别记为EESS,Max和EESS,Min，考虑储能系统的荷电状态约束，可获得储能系统的额定容量：其中，SOCMax和SOCMin分别代表储能系统SOC的上下限约束，PESS[n]为储能实际充放电功率。作为进一步的技术方案，所述方法还包括：采用电池储能系统的经济性进行评估，确定复合储能系统的分界频率。作为进一步的技术方案，所述复合储能理论出力信号ΔP的频谱特征采用离散傅立叶变换或小波变换确定。本专利技术实施例的第二方面提供了一种复合储能系统容量配置装置，包括：确定应用场景模块，用于获取微电网系统中分布式新能源单元和负荷的实测样本数据，确定复合储能单元的应用场景；导入复合储能单元模块，用于获得所述复合储能单元在所述应用场景下的理论功率需求，导入所述复合储能单元；确定频率分界点模块，用于根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点；确定理论功率需求模块，用于根据所述频率分界点确定所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求；确定额定功率模块，用于根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量；建立全寿命周期经济模型模块，用于根据所述复合储能单元的额定功率和额定容量，建立所述复合储能单元的全寿命周期经济模型；确定最佳容量配比模块，用于以微电网系统运行目标为约束，以经济最优为目标，根据所述全寿命周期经济模型确定所述复合储能单元的最佳容量配比。作为进一步的技术方案，所述确定频率分界点模块包括：获取所述复合储能单元的复合储能理论出力信号ΔP；分析所述复合储能单元的技术经济特性，结合所述复合储能理论出力信号ΔP的频谱特征，确定频率分界点fN。作为进一步的技术方案于，所述确定额定功率模块还用于：分析所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求的频谱，结合复合储能单元的技术经济特性确定频率分界点，计算小波分解层数；根据所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求，构建小波基；根据所述小波分解层数和所述小波基，得出功率型储能单元的高频信号和能量型储能单元的低频信号；采用高通滤波器进行混合储能功率分配，计算方法如下：式中THP为高通滤波器的时间常数，其中，fP为两种储能补偿频段的分界频率，TS为样本数据的采样周期，1/2TS为奈奎斯特采样频率；PSC是超级电容给定的功率，PBESS是锂电池储能的功率，PHESS是总的指令功率；根据功率分配得到的PBESS[n]，其中，PESS[n]以放电为正，为储能实际充放电功率指令，ηd和ηc分别为储能系统的放电效率和充电效率，为n次采样点所计算出的功率指令；n代表采样点；储能实际充放电功率指令PESS[n]绝对值的最大值为储能系统所应具备的最大充放电功率，最大充放电功率为额定功率；获得储能系统实际充放电功率指令后，计算一天内各采样点的储能系统累计充放电能量：一天内储能系统累计最大、最小能量分别记为E本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合储能系统容量配置方法，其特征在于，包括：获取微电网系统中分布式新能源单元和负荷的实测样本数据，确定复合储能单元的应用场景；获得所述复合储能单元在所述应用场景下的理论功率需求，导入所述复合储能单元；根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点；根据所述频率分界点确定所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求；根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量；根据所述复合储能单元的额定功率和额定容量，建立所述复合储能单元的全寿命周期经济模型；以微电网系统运行目标为约束，以经济最优为目标，根据所述全寿命周期经济模型确定所述复合储能单元的最佳容量配比。

【技术特征摘要】
1.一种复合储能系统容量配置方法，其特征在于，包括：获取微电网系统中分布式新能源单元和负荷的实测样本数据，确定复合储能单元的应用场景；获得所述复合储能单元在所述应用场景下的理论功率需求，导入所述复合储能单元；根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点；根据所述频率分界点确定所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求；根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量；根据所述复合储能单元的额定功率和额定容量，建立所述复合储能单元的全寿命周期经济模型；以微电网系统运行目标为约束，以经济最优为目标，根据所述全寿命周期经济模型确定所述复合储能单元的最佳容量配比。2.如权利要求1所述的复合储能系统容量配置方法，其特征在于，所述根据所述复合储能单元的技术经济特性和所述理论功率需求的频谱特性，确定频率分界点包括：获取所述复合储能单元的复合储能理论出力信号ΔP；分析所述复合储能单元的技术经济特性，结合所述复合储能理论出力信号ΔP的频谱特征，确定频率分界点fN。3.如权利要求1所述的复合储能系统容量配置方法，其特征在于，所述根据单一储能单元的额定功率和额定容量，确定所述复合储能单元的额定功率和额定容量包括：分析所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求的频谱，结合复合储能单元的技术经济特性确定频率分界点，计算小波分解层数；根据所述复合储能单元中各单一储能单元的理论功率需求，构建小波基；根据所述小波分解层数和所述小波基，得出功率型储能单元的高频信号和能量型储能单元的低频信号；采用高通滤波器进行混合储能功率分配，计算方法如下：式中THP为高通滤波器的时间常数，0<fP<1/2TS；其中，fP为两种储能补偿频段的分界频率，TS为样本数据的采样周期，1/2TS为奈奎斯特采样频率；PSC是超级电容给定的功率，PBESS是锂电池储能的功率，PHESS是总的指令功率；根据功率分配得到的PBESS[n]，其中，PESS[n]以放电为正，为储能实际充放电功率指令，ηd和ηc分别为储能系统的放电效率和充电效率，为n次采样点所计算出的功率指令；n代表采样点；储能实际充放电功率指令PESS[n]绝对值的最大值为储能系统所应具备的最大充放电功率，最大充放电功率为额定功率；获得储能系统实际充放电功率指令后，计算一天内各采样点的储能系统累计充放电能量：一天内储能系统累计最大、最小能量分别记为EESS,Max和EESS,Min，考虑储能系统的荷电状态约束，可获得储能系统的额定容量：其中，SOCMax和SOCMin分别代表储能系统SOC的上下限约束，PESS[n]为储能实际充放电功率。4.如权利要求1所述的复合储能系统容量配置方法，其特征在于，还包括：采用电池储能系统的经济性进行评估，确定复合储能系统的分界频率。5.如权利要求2所述的复合储能系统容量配置方法，其特征在于，所述复合储能理论出力信号ΔP的频谱特征采用离散傅立叶变换或小波变换确定。6.一种复合储能系统容量配置装置，其特征在于，包括：确定应用场景模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟良，杨潇，范辉，胡文平，张福东，李均强，
申请(专利权)人：囯网河北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13