一种储能缓存器容量的确定方法技术

本申请提出了一种储能缓存器容量的确定方法，该方法着重对直流电力分组传输系统中的储能缓存器容量进行了分析。利用一阶电路三要素法推导出电容容量表达式，将其应用到电力分组系统中，得出缓存器容量范围，建立了缓存器和负载之间的关系。基于其关系，从时分复用的角度分析了系统可容纳负载数量问题。通过减小电力包的有效载荷持续时间等来满足更多负载的需求。这一研究在一定程度上既减少了投资成本，又使电力资源得到了有效利用。

A method to determine the capacity of energy storage buffer

【技术实现步骤摘要】
一种储能缓存器容量的确定方法
本专利技术属于电力领域，尤其涉及一种储能缓存器容量的确定方法。
技术介绍
由于电网有限的接纳能力，可再生能源并不能被充分利用，进而发展出了分布式电源直流配电技术，同时储能缓存技术也引发了大家的关注。在电力系统中，储能技术可以起到削峰填谷、平抑可再生能源输出波动、提高新能源接纳能力以及改善电能质量的作用，并且在多个场合中得以应用。在电力分组调度系统中，由于分组传输的断续性，会造成电力供应的间断，而缓存储能的应用可以有效解决该问题。如何确定缓存器容量是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提出了一种储能缓存器容量的确定方法，该方法着重对直流电力分组传输系统中的储能缓存器容量进行了分析。利用一阶电路三要素法推导出电容容量表达式，将其应用到电力分组系统中，得出缓存器容量范围，建立了缓存器和负载之间的关系。基于其关系，从时分复用的角度分析了系统可容纳负载数量问题。通过减小电力包的有效载荷持续时间等来满足更多负载的需求。这一研究在一定程度上既减少了投资成本，又使电力资源得到了有效利用。一种储能缓存器容量的确定方法，具体如下：第一步，将电力分组传输系统模型等效为一阶电路图，利用一阶电路三要素法，对电容值进行分析。第二步，在电容充、放电时刻，根据三要素，得到初始值，稳态值，时间常数，并推导出电容电压的表达式，分析电容，电阻，电压三者的关系第三步，从电容充电角度分析，推导出缓冲器电容容量的取值范围第四步，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，得到一个周期内时间的表达式，考虑到负载的有效载荷持续时间和负载的等待时间，进一步推导出负载个数n的取值范围，求出n值的最大整数解。其中，缓存器容量分析具体为：为便于电容值的分析，将电力分组传输系统模型等效为简单的一阶电路图，实际用电器中既有容性负载，又有感性负载，在此，本文将考虑理想电阻以降低分析复杂性，并且考虑到电容特性，分析电路时将涉及微分方程。对于此电路图，本文采用三要素法进行分析。一阶电路三要素包括初始值f(0+)、稳态值f(∞)和时间常数τ，三要素法通式为：其中，在电容充电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：根据电力分组调度系统的原理，在电力包未到达路由器之前，电路中的开关处于断开状态，此时可以得到电容电压的初始值。当电力包到达路由器时，路由器会根据包上的标签信息选择开关，开关闭合之后，电路处于稳定状态，可得到当前稳态值。时间常数τ＝R0C，其中R0表示换路后从电容C看进去的戴维南等效电阻。充电时刻的三要素为：初始值：Uc(0+)＝Uc(0-)＝0稳态值：时间常数：式中：Uc表示电容电压，V表示源电压,C为电容电压，R表示传输线上的电阻，RL表示负载电阻。将上述各参数代入三要素法的通式中，化简得：式中：t1为电容充电时间。其中，在电容放电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：电容放电时的分析方法与充电时类似，路由器转发电力包过程中，开关处于闭合状态。当读取到电力包的尾部信息时，表示该电力包传输结束，开关断开。放电时刻的三要素为：初始值：稳态值：Uc(∞)＝0时间常数：τ＝RLC将上述各参数代入三要素法的通式中，得：式中：t2为电容放电时间。为了简化分析，我们将式子化简为将式子化简为其中，在电容充电角度进行分析，确定电容范围具体为：从电容充电角度分析，令r＝Vc/V，其中，r表示可容许电压降，Vc表示此时的电容电压，V表示电压峰值[20]。ton代替t1，ton为电容充电时间。代入公式经简单变换，得到：对于电容来说，时间常数越小，充放电速度越快。一般情况下R＜RL，所以电容放电时间比充电时间长，即ton≤toff(toff为电容放电时间)。由可推导出：因为R＜RL，则缓冲器的电容容量可表示为：其中，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，考虑到负载有效载荷持续时间和负载等待时间的限制，进一步推导出负载个数n的取值范围，具体为：为减少投资成本，与负载并联的电容值不能过大。同时也要考虑到满足n个负载在同一根电力线上的传输，容值不能太小，防止给n个负载传输电力的过程中会有用户发生电力中断。因此，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，如图4所示，一个周期的时间T要满足：式中：表示传输给第i个负载的电力包的有效载荷持续时间。为了不使传输过程中电力包发生重合，第i+1个负载到第n个负载的有效载荷持续时间和必须小于第i个负载的等待时间，即要满足：…将上述各式彼此进行相加，得：假设有一固定电容值，为了使该电容值满足n个负载使用，也就是说在与n个用户并联的电容容值相同的情况下，负载可以正常工作。则每个负载的等待时间必须满足：…依次相加，得：综合以上式子，可以得到以下关系式：对上式进一步变换，得：所以n值即为最大整数解。本申请的有益效果如下：本申请提出了一种储能缓存器容量的确定方法，该方法着重对直流电力分组传输系统中的储能缓存器容量进行了分析。利用一阶电路三要素法推导出电容容量表达式，将其应用到电力分组系统中，得出缓存器容量范围，建立了缓存器和负载之间的关系。基于其关系，从时分复用的角度分析了系统可容纳负载数量问题。通过减小电力包的有效载荷持续时间等来满足更多负载的需求。这一研究在一定程度上既减少了投资成本，又使电力资源得到了有效利用。附图说明图1是基于直流电力分组传输的缓存储能研究流程图；图2是电力分组传输系统模型；图3是电力包调度系统等效电路图；图4是一个周期内持续时间表示。具体实施方式本专利技术专利的核心思想是：着重对直流电力分组传输系统中的储能缓存器容量进行了分析。利用一阶电路三要素法推导出电容容量表达式，将其应用到电力分组系统中，得出缓存器容量范围，建立了缓存器和负载之间的关系。基于其关系，从时分复用的角度分析了系统可容纳负载数量问题。通过减小电力包的有效载荷持续时间等来满足更多负载的需求。这一研究在一定程度上既减少了投资成本，又使电力资源得到了有效利用。为解决上述问题，本专利提供的技术方案如下：第一步，将电力分组传输系统模型等效为一阶电路图，利用一阶电路三要素法，对电容值进行分析。第二步，在电容充、放电时刻，根据三要素，得到初始值，稳态值，时间常数，并推导出电容电压的表达式，分析电容，电阻，电压三者的关系第三步，从电容充电角度分析，推导出缓冲器电容容量的取值范围第四步，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，得到一个周期内时间的表达式，考虑到负载的有效载荷持续时间和负载的等待时间，进一步推导出负载个数n的取值范围，求出n值的最大整数解。通过分析和推导，可以确定电容、负载阻值和电力包有效载荷持续时间之间的数学关系。下面对上述方案涉及到的关键步骤进行说明：1、缓存器容量分析为便于电容值的分析，图2可以等效为简单的一阶电路图，如图3所示。实际用电器中既有容性负载，又有感性负载，在此，本文将考虑理想电阻以降低分析复杂性，并且考虑到电容特性，分析电路时将涉及微分方程。对于此电路图，本文采用三要素法进行分析。一阶电路三要素包括初始值f(0+)、稳态值f(∞)和时间常数τ，三要素法通式为：2、在电容充电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系根据电力分组调度系统的原理，在电力包未到达路由器之前，电路中的开关处于断开状态，此时可以得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能缓存器容量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：第一步，将电力分组传输系统模型等效为一阶电路图，利用一阶电路三要素法，对电容值进行分析。第二步，在电容充、放电时刻，根据三要素，得到初始值，稳态值，时间常数，并推导出电容电压的表达式，分析电容，电阻，电压三者的关系。第三步，从电容充电角度分析，推导出缓冲器电容容量的取值范围。第四步，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，得到一个周期内时间的表达式，考虑到负载的有效载荷持续时间和负载的等待时间，进一步推导出负载个数n的取值范围，求出n值的最大整数解。其中，缓存器容量分析具体为：为便于电容值的分析，将电力分组传输系统模型等效为简单的一阶电路图，实际用电器中既有容性负载，又有感性负载，在此，本文将考虑理想电阻以降低分析复杂性，并且考虑到电容特性，分析电路时将涉及微分方程。对于此电路图，本文采用三要素法进行分析。一阶电路三要素包括初始值f(0+)、稳态值f(∞)和时间常数τ，三要素法通式为：

【技术特征摘要】
1.一种储能缓存器容量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：第一步，将电力分组传输系统模型等效为一阶电路图，利用一阶电路三要素法，对电容值进行分析。第二步，在电容充、放电时刻，根据三要素，得到初始值，稳态值，时间常数，并推导出电容电压的表达式，分析电容，电阻，电压三者的关系。第三步，从电容充电角度分析，推导出缓冲器电容容量的取值范围。第四步，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，得到一个周期内时间的表达式，考虑到负载的有效载荷持续时间和负载的等待时间，进一步推导出负载个数n的取值范围，求出n值的最大整数解。其中，缓存器容量分析具体为：为便于电容值的分析，将电力分组传输系统模型等效为简单的一阶电路图，实际用电器中既有容性负载，又有感性负载，在此，本文将考虑理想电阻以降低分析复杂性，并且考虑到电容特性，分析电路时将涉及微分方程。对于此电路图，本文采用三要素法进行分析。一阶电路三要素包括初始值f(0+)、稳态值f(∞)和时间常数τ，三要素法通式为：其中，在电容充电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：根据电力分组调度系统的原理，在电力包未到达路由器之前，电路中的开关处于断开状态，此时可以得到电容电压的初始值。当电力包到达路由器时，路由器会根据包上的标签信息选择开关，开关闭合之后，电路处于稳定状态，可得到当前稳态值。时间常数τ＝R0C，其中R0表示换路后从电容C看进去的戴维南等效电阻。充电时刻的三要素为：初始值：Uc(0+)＝Uc(0-)＝0稳态值：时间常数：式中：Uc表示电容电压，V表示源电压,C为电容电压，R表示传输线上的电阻，RL表示负载电阻。将上述各参数代入三要素法的通式中，化简得：式中：t1为电容充电时间。其中，在电容放电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：电容放电时的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，王彬，赵志臣，安世华，申永辉，刘国胜，高冰，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司衡水供电分公司，国家电网有限公司，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13