一种微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑风光储系统出力波动平抑的混合储能容量优化配置方法，采用变分模态分解，将经由滑动平均滤波得到的混合储能系统参考功率分解为高频与低频两部分，分别作为混合储能系统中超级电容器和蓄电池的参考功率。利用仿真得到的大量储能系统参数与风光储系统输出功率平滑度的对应关系训练神经网络模型。以平滑效果最优与投资成本最低为目标函数，构建混合储能系统容量优化配置模型，采用遗传算法求解混合储能系统的最优容量配置方案。本发明专利技术充分利用了蓄电池和超级电容器在功率密度、能量密度等方面的互补特性，既减少了蓄电池和超级电容器配置的容量，保证了经济性，又增强了HESS对风、光输出功率波动的平抑效果。

An optimal allocation method of hybrid energy storage capacity in micro grid wind and solar energy storage system

【技术实现步骤摘要】
一种微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法
本专利技术属于微电网储能容量优化配置领域，尤其涉及一种考虑风光储系统出力波动平抑的混合储能容量优化配置方法。
技术介绍
近年来，全球范围内对能源的可持续性以及传统发电方式带来的环境问题的关注，为可再生能源的发展提供了动力。微网作为可再生能源发电设备接入电网的一种重要方式，其运行的安全稳定性受可再生能源发电的随机性和间歇性影响。在微网内配置一定容量的储能装置，可以平抑可再生能源出力波动，保证微网电能质量和运行稳定性，提高能源利用率。目前运用于微网的储能技术可分为能量型储能和功率型储能，这两类储能在能量密度、功率密度、循环寿命和价格等技术、经济性能上有较强的互补性。因此，为了平抑风电、光伏输出功率波动，同时兼顾系统运行经济性，通常采用由上述两类储能集成的混合储能系统(hybridenergystoragesystem，HESS)。针对合理配置HESS中两类储能的容量已有研究成果：基于一阶低通滤波法和限风数据统计特性分析，兼顾风电功率波动平抑效果与风电消纳能力，以HESS综合收益最大为目标选择最优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，包括步骤：/n步骤1)采用滑动平均法确定风光储系统的并网参考功率；/n步骤2)通过变分模态分解和希尔伯特变换确定分界频率，根据分界频率和储能荷电状态约束制定混合储能系统控制策略；/n步骤3)建立风、光输出功率波动特性与风光储系统输出功率波动程度的评价指标体系；/n步骤4)通过仿真得到的储能参数、所述评价指标体系的对应关系，训练神经网络模型；/n步骤5)以平滑效果最优和混合储能系统投资建设成本最低为目标函数，构建混合储能系统容量配置模型，并结合遗传算法进行模型求解，得到混合储能系统最优容量配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1)采用滑动平均法确定风光储系统的并网参考功率；
步骤2)通过变分模态分解和希尔伯特变换确定分界频率，根据分界频率和储能荷电状态约束制定混合储能系统控制策略；
步骤3)建立风、光输出功率波动特性与风光储系统输出功率波动程度的评价指标体系；
步骤4)通过仿真得到的储能参数、所述评价指标体系的对应关系，训练神经网络模型；
步骤5)以平滑效果最优和混合储能系统投资建设成本最低为目标函数，构建混合储能系统容量配置模型，并结合遗传算法进行模型求解，得到混合储能系统最优容量配置。


2.根据权利要求1所述的微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括如下步骤：
步骤1-1)选定长度为N的滑动时间窗口，每次采集N个风、光合成输出功率数据并求算术平均值来替代该所述滑动时间窗口的中心点数值，每新采集一个数据放入滑动时间窗口的末尾时都要舍去一个最先采集的数据，根据式(1)计算t时刻的风光储联合发电系统并网参考功率Pout(t)，



其中，N表示滑动时间窗长度，PG(t)表示光合成输出功率，k满足：



步骤1-2)根据式(2)计算混合储能系统参考功率PHESS(t)，
PHESS(t)＝Pout(t)-PG(t)(2)。


3.根据权利要求2所述的微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤2)中确定分界频率具体为：
预设分解尺度为k，对HESS参考功率进行变分模态分解，得到k个中心频率分别为ωk的固有模态分量uk(t)，参见式(3)，



对每个固有模态分量进行希尔伯特变换，得到相应的k条瞬时频率-时间曲线fk(t)；
设定当曲线fi+1(t)的频率低于fm时，对应的时间为tl(l＝1，…，j)，对应的功率为ul(tl)；曲线fi(t)的频率高于fm时，对应的时间为th(h＝1,…,k)，对应的功率为uh(th)，根据式(3)定义模态混叠能量Eoverlap，



记fi+1(t)的最大值为fmax，fi(t)的最小值为fmin，从fmin开始取值，以fmax为终点，每次增加0.0001Hz，作为临时分频频率，计算对应的模态混叠能量，当模态混叠能量最小时对应的频率即为高频和低频的分界频率fm。


4.根据权利要求2所述的微网风光储系统中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤2)中根据分界频率和储能荷电状态约束制定混合储能系统控制策略蓄具体包括如下步骤：
步骤2-1)定义电池和超级电容器的充放电功率PB0(t)、PC0(t)分别为：






步骤2-2)设定储能系统的输出功率应满足的约束如下：
-PB,e≤PB(t)≤PB,e
-PC,e≤PC(t)≤PC,e
储能设备剩余电量应满足以下约束：
EB,min≤EB(t)≤EB,max
EC,min≤EC(t)≤EC,max
其中，
EB,min＝EB·SOCB,min
EB,max＝EB·SOCB,max
EC,min＝EC·SOCC,min
EC,max＝EC·SOCC,max
其中：SOCB,min，SOCB,max，SOCC,min，SOCC,max分别为蓄电池和超级电容器允许的荷电状态上、下限；EB、EC分别为蓄电池和超级电容器的额定容量；
储能系统的实际充放电功率如下：



PB0≥0



PB...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄鑫，吴倩，韩笑，王梦帆，潘益，郑建勇，王洋，宋杉，王琳媛，邹盛，李辰，许偲轩，马宏原，张群，王琼，
申请(专利权)人：国网江苏电力设计咨询有限公司，国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，国网江苏省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32