一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法技术

本发明专利技术公开了一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，根据当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率，获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；以设备生命周期内微网系统的所有成本为目标函数，以各种电源配比、储能容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池SOC特性等为约束条件，建立优化配置模型；最后采用退火优化算法对目标函数进行优化求解；通过在一年的时间内提取多个时间段，行成多组优化解，最终得出最优的电源配置及储能容量。本发明专利技术在保证可靠供电的基础上，选择最佳的各种电源配比以及储能容量，从而让整个微网系统经济最优。

An optimal selection method of power ratio and energy storage capacity of microgrid with light and firewood storage

【技术实现步骤摘要】
一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法
本专利技术涉及一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，属于微网储能

技术介绍
对偏远山村、中小型海岛等偏远地区进行供电，相较而言，多能互补的微网比大电网远距离供电，在电能质量、供电可靠性等各方面均有明显优势。随着光伏系统、储能系统生产成本的逐步降低，微网在这些场合运用的优势尤为明显。这也是近年来国内微网项目增多的一个重要原因。此外，随着光伏系统、储能系统成本的成本降低，通过增加光伏、储能的容量来减少常规能源的配比，也逐渐变得具有经济效益。然而不可否认，太阳能等新能源非常依赖于自然资源。当出现诸如多日阴雨等天气时，纯粹的新能源配置很可能无法保证供电的持续性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，在保证可靠供电的基础上，选择最佳的各种电源配比以及储能容量，从而让整个微网系统经济最优。为了达成上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，包括以下步骤：1)获取当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率；获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；2)以设备生命周期内微网系统的所有成本最小为目标函数，以各种电源配置容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池荷电状态SOC特性为约束条件，建立优化配置模型；3)采用退火优化算法对目标函数进行优化求解；>4)在一年的时间内提取多个时间段，重复步骤2)和3)；5)综合比较各时间段的优化解，得到最优的电源配置容量。前述的光储柴是指光伏发电系统、储能发电系统及柴油机发电，其中，储能发电系统包括储能电池和储能变流器。前述的步骤2)中，目标函数为：MinCs(SOCb,Pc,Pp,Pd)＝SOCb*Cb+Pc*Cc+Pp*Cp+Pd*Cd+T1/(t1-t2)*ΣPdi*ti*Cdg其中，Cs表示成本，SOCb为储能电池配置容量，Cb为单位储能电池的平均成本，Pc为储能变流器配置容量，Cc为单位储能变流器的平均成本，Pp为光伏的配置容量，Cp为单位光伏的平均成本，Pd为柴油机的配置容量，Cd为单位柴油机的平均成本，Pdi为柴油机发电功率，ti为柴油机运行小时数，Cdg为柴油机每千瓦时发电成本，(t1,t2)为随机选取的一个时间段，T1为设备生命周期。前述的步骤2)中，约束条件包括：(1)功率平衡约束：Pci+Ppi-Ppci+Pdi≥Pli其中，Pci为储能变流器输出功率，Ppi为光伏发电系统最大小时平均功率，Ppci为丢弃的光伏发电功率，Pdi为柴油机发电输出功率，Pli为负荷功率；光伏发电系统最大小时平均功率Ppi为：Ppi＝Pp*η*F/1000其中，η为光伏发电系统的整体发电效率，F为光伏倾斜面上的太阳能辐射量；丢弃的光伏发电功率Ppci满足：Ppci＝Ppi-Pci-Pli，(2)额定功率约束：Pci≤Pc,Ppi≤Pp，Pdi≤Pd；(3)储能变流器额定功率约束：:Plp≤Pc其中，Plp为负荷最大瞬时功率；(4)光伏输出约束：Ppi-Ppci≤Pci+Pli；(5)储能电池荷电状态SOC约束：SOCmin＜SOCi＜SOCmax其中，SOCmin为储能电池荷电状态的下限，SOCmax为储能电池荷电状态的上限，SOCi为储能电池的储能容量，SOCi＝ΣPci*tci其中，Pci为储能变流器的小时平均功率，tci为储能变流器的运行小时数。前述的SOCmin取0.1倍SOCb，SOCmax取0.95倍SOCb。前述的步骤3)中，优化求解过程如下：(31)确定初始温度T及迭代次数L，并给定初始解空间S＝(SOCb0,Pc0,Pp0,Pd0)，根据目标函数计算得到MinCs(S)；(32)令k＝1；(33)通过扰动，产生新解空间S′＝(SOCb′,Pc′,Pp′,Pd′)：S′＝S+random(-1,1)*ΔS，其中，ΔS定义了各变量的步长，根据目标函数计算得到MinCs(S′)；(34)计算增量Δt′＝MinCs(S′)-MinCs(S)；(35)若Δt′<0则接受S′作为新的当前解，否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解；(36)如果满足终止条件则输出当前解作为最优解，结束程序；否则，令k加1，返回步骤(33)，直到达到迭代次数L，输出当前解；进入下一步；(37)降低温度T，且保证降低后的温度大于0，重置迭代次数，然后转入步骤(32)。前述的步骤(36)中，终止条件取为连续若干个新解都没有被接受时终止算法。本专利技术在保证可靠供电的基础上，选择最佳的各种电源配比以及储能容量，从而让整个微网系统经济最优。附图说明图1是本专利技术的含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法流程图；图2是本专利技术的退火优化算法流程图。具体实施方式下面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。本专利技术的含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其中，光储柴是指光伏发电系统、储能发电系统及柴油机发电，储能发电包括储能电池和储能变流器。本专利技术方法的技术方案为：根据当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率，获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；以设备生命周期内微网系统的所有成本为目标函数，以各种电源配置容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池荷电状态SOC特性等为约束条件，建立优化配置模型；采用退火优化算法对目标函数进行优化求解；通过在一年的时间内提取多个时间段，行成多组优化解，并最终得出最优的电源配置及储能容量。如图1所示，具体包括以下步骤：步骤(1)，获取当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率；获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；步骤(2)，以设备生命周期内微网系统的所有成本最小为目标函数，以各种电源(储能电池，储能变流器，光伏，柴油机)的配置容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池SOC特性等为约束条件，建立优化配置模型；优化配置模型的目标函数如下：MinCs(SOCb,Pc,Pp,Pd)＝SOCb*Cb+Pc*Cc+Pp*Cp+Pd*Cd+T1/(t1-t2)*ΣPdi*ti*Cdg其中，Cs(SOCb,Pc,Pp,Pd)表示成本，SOCb为储能电池配置容量，Cb为单位储能电池的平均成本，Pc为储能变流器配置容量，Cc为单位储能变流器的平均成本，Pp为光伏的配置容量，Cp为单位光伏的平均成本，Pd为柴油机的配置容量，Cd为单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)获取当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率；获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；/n2)以设备生命周期内微网系统的所有成本最小为目标函数，以各种电源配置容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池荷电状态SOC特性为约束条件，建立优化配置模型；/n3)采用退火优化算法对目标函数进行优化求解；/n4)在一年的时间内提取多个时间段，重复步骤2)和3)；/n5)综合比较各时间段的优化解，得到最优的电源配置容量。/n

【技术特征摘要】
1.一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取当地的太阳能资源分布情况，模拟光伏发电的小时输出功率；获取微网的年负荷曲线、日负荷曲线；
2)以设备生命周期内微网系统的所有成本最小为目标函数，以各种电源配置容量为优化变量，以功率平衡、瞬时功率限值、储能电池荷电状态SOC特性为约束条件，建立优化配置模型；
3)采用退火优化算法对目标函数进行优化求解；
4)在一年的时间内提取多个时间段，重复步骤2)和3)；
5)综合比较各时间段的优化解，得到最优的电源配置容量。


2.根据权利要求1所述的一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其特征在于，所述光储柴是指光伏发电系统、储能发电系统及柴油机发电，其中，储能发电系统包括储能电池和储能变流器。


3.根据权利要求2所述的一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其特征在于，所述步骤2)中，目标函数为：
MinCs(SOCb,Pc,Pp,Pd)＝SOCb*Cb+Pc*Cc+Pp*Cp+Pd*Cd+T1/(t1-t2)*ΣPdi*ti*Cdg
其中，Cs表示成本，SOCb为储能电池配置容量，Cb为单位储能电池的平均成本，Pc为储能变流器配置容量，Cc为单位储能变流器的平均成本，Pp为光伏的配置容量，Cp为单位光伏的平均成本，Pd为柴油机的配置容量，Cd为单位柴油机的平均成本，Pdi为柴油机发电功率，ti为柴油机运行小时数，Cdg为柴油机每千瓦时发电成本，(t1,t2)为随机选取的一个时间段，T1为设备生命周期。


4.根据权利要求3所述的一种含光储柴的微网电源配比及储能容量的最优选择方法，其特征在于，所述步骤2)中，约束条件包括：
(1)功率平衡约束：
Pci+Ppi-Ppci+Pdi≥Pli
其中，Pci为储能变流器输出功率，Ppi为光伏发电系统最大小时平均功率，Ppci为丢弃的光伏发电功率，Pdi为柴油机发电输出功率，Pli为负荷功率；
光伏发电系统最大小时平均功率Ppi为：
Ppi＝Pp*η*F/1000
其中，η为光伏发电系统的整体发电效率，F为光伏倾斜面上的太阳能辐射量；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：严伟，吴俊，林天津，魏旭东，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32