一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法组成比例

本发明专利技术涉及平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法，包括：采用小波包分解方法对风电原始输出功率进行高、低频分解，得到风电并网功率及混合储能初始功率分配；针对混合储能初始功率分配策略中功率型和能量型储能充放电状态不一致的问题，提出基于一致性指标的充放电时序优化方法，对混合储能初始分配功率进行一次修正，包括充放电一致性指标构建、根据一致性指标确定混合储能功率优化策略；针对荷电状态越限问题，采用模糊优化方法对混合储能功率进行二次修正。本发明专利技术方法能够在保证风电平抑效果的基础上，实现能量型和功率型储能的充放电协同运行，减少充放电转换次数及累积充放电能量，提高了混合储能系统的效率和经济性。济性。济性。

【技术实现步骤摘要】
一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法


[0001]本专利技术涉及储能技术优化控制领域，具体涉及一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法。

技术介绍

[0002]由于受到气候和地理环境等因素影响，风电出力呈现间歇性和波动性。风电场输出功率直接并网，给电力系统稳定性、电网频率和电能质量等方面带来了巨大挑战。混合储能系统因为具有短时快速吸收和释放能量的特点，成为进行风电功率波动平抑的有效手段。如何在保证波动平抑效果的基础上，对混合储能系统进行更加合理的功率分配以提升其运行的效率和经济性具有十分重要的意义。
[0003]现有的滤波、经验模态分解、小波包分解等方法得到的混合储能功率分配策略在风功率波动较小时，能量型和功率型储能都会得到相应的功率指令，存在同一时序各储能充放电状态不一致的问题，这会增加混合储能系统充放电转换次数，使各储能介质承担额外的能量吸收与释放，导致在充放电协同及能量流动方面很难实现最优运行，缺乏经济性；此外，当前充放电后可能会造成储能SOC超限或对下一时刻充放电响应能力不足的问题，影响混合储能系统的使用寿命和运行效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法，基于一致性指标的充放电时序优化方法，对混合储能初始分配功率进行一次修正，解决混合储能初始功率分配策略中功率型和能量型储能充放电状态不一致问题；采用模糊优化方法对混合储能功率进行二次修正，解决荷电状态越限问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法，优化分配流程如下：
[0007]S1、采用小波包分解方法对风电原始输出功率S进行高、低频分解，频谱分析确定能量型和功率型储能分频点，得到混合储能初始分配功率；计算混合储能系统容量；
[0008]S2、对混合储能系统出力进行充放电时序优化，对S1获得的混合储能初始分配功率进行一次修正，主要包括：构建充放电一致性指标，根据混合储能充放电状态确定功率型和能量型储能功率优化策略；
[0009]基于充放电一致性指标，优化混合储能充放电时序，对混合储能初始分配功率进行一次修正，具体包括以下步骤：
[0010]S2.1、判断混合储能系统充放电状态，定义混合储能系统充放电一致性指标C，如式(8)所示，
[0011][0012]式中，P
h
(t)，P
sc
(t)分别表示混合储能系统、超级电容器初始输出功率；C为混合储能系统充放电一致性指标，
[0013]若0≤C≤1，则表明功率型和能量型储能均处于充电或放电状态，或者一种储能处于充电或放电状态而另一种储能不工作；若C<0或C＞1，则表明一种储能处于充电状态，而另一种储能处于放电状态；
[0014]S2.2、当0≤C≤1时，保持原有的电池和超级电容器充放电策略不变；
[0015]S2.3、若C<0，则|P
sc
(t)|＞|P
h
(t)|，表明混合储能和超级电容器处于充电或放电状态，而电池处于放电或充电状态，导致同一时序上的充放电状态不一致，令P
sc1
(t)＝P
h
(t)，P
b1
(t)＝0；P
sc1
(t)，P
b1
(t)分别为超级电容器储能、电池储能一次修正后的输出功率；
[0016]S2.4、若C＞1，则|P
sc
(t)|＜|P
h
(t)|，表明混合储能和电池处于充电或放电状态，而超级电容器处于放电或充电状态，此时令P
b1
(t)＝P
h
(t)，P
sc1
(t)＝0；
[0017]经过第一次修正后，电池储能和超级电容器储能可在同一时序上同步地平抑风电波动功率；
[0018]S3、在第一次修正基础上对混合储能系统出力进行模糊优化，对混合储能初始分配功率进行二次修正，主要包括：确定模糊控制器输入输出变量，构建模糊控制器输入输出变量隶属函数及模糊规则；
[0019]所述S3基于SOC越限模糊优化混合储能系统出力，在第一次修正的基础上，采用模糊优化方法对混合储能功率进行二次修正，模糊控制器一和模糊控制器二分别以电容器、电池储能t
‑
1时刻荷电状态SOC(t
‑
1)以及t时刻荷电状态变化量ΔSOC(t)为模糊控制器一和模糊控制器二的2个输入，控制策略包括以下步骤：
[0020]S3.1、第一次修正后计算超级电容器SOC
sC
(t)，若SOC
SC
(t)适中，保持第一次修正后的超级电容器充放电策略不变；若SOC
SC
(t)偏大且下一时刻P
sc1
(t+1)<0或SOC
SC
(t)偏小且下一时刻P
sc1
(t+1)＞0，对超级电容器出力进行第二次修正，输出修正系数K
SC
‑
SOC
,二次修正后的超级电容器功率指令为P
sc2
＝K
SC_SOC
·
P
SC1
(t)；
[0021]S3.2、超级电容器功率指令第二次修正前后的差值ΔP
sc2
由电池进行补偿；其中ΔP
sc2
(t)＝P
sc1
(t)
‑
P
sc2
(t)，模糊控制器二按照步骤S3.1相同的策略对蓄电池的SOC
b
(t)进行优化；二次修正后的蓄电池的功率指令为P
b2
(t)＝K
b_SOC
·
(P
b1
(t)+ΔP
sc2
(t))；
[0022]进一步地，所述S1中小波包分解法根据风电并网标准确定小波包分解层数m，低频分量S
m，0
为满足GB/T 19963
‑
2011标准的风电并网功率，对其他高频分量进行频谱分析得到混合储能初始分配功率，具体包括以下步骤：
[0023]S1.1、风电数据采集；
[0024]根据风电场实际出力情况，采集风电场的日实际输出功率，采样间隔为1min；根据GB/T 19963
‑
2011风电并网标准，确定不同容量的风电场在1min和10min时间尺度下的输出功率波动限值；
[0025]S1.2、风电并网功率获取；
[0026]采用小波包分解方法对风电原始输出功率进行高低频分解，所得满足并网标准的低频功率作为风电并网功率；
[0027]S1.3、混合储能系统初始功率分配；
[0028]利用功率型储能超级电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法，其特征在于，优化分配流程如下：S1、采用小波包分解方法对风电原始输出功率S进行高、低频分解，频谱分析确定能量型和功率型储能分频点，得到混合储能初始分配功率；计算混合储能系统容量；S2、对混合储能系统出力进行充放电时序优化，对S1获得的混合储能初始分配功率进行一次修正，主要包括：构建充放电一致性指标，根据混合储能充放电状态确定功率型和能量型储能功率优化策略；基于充放电一致性指标，优化混合储能充放电时序，对混合储能初始分配功率进行一次修正，具体包括以下步骤：S2.1、判断混合储能系统充放电状态，定义混合储能系统充放电一致性指标C，如式(8)所示，式中，P
h
(t)，P
sc
(t)分别表示混合储能系统、超级电容器初始输出功率；C为混合储能系统充放电一致性指标，若0≤C≤1，则表明功率型和能量型储能均处于充电或放电状态，或者一种储能处于充电或放电状态而另一种储能不工作；若C<0或C＞1，则表明一种储能处于充电状态，而另一种储能处于放电状态；S2.2、当0≤C≤1时，保持原有的电池和超级电容器充放电策略不变；S2.3、若C＜0，则|P
sc
(t)|＞|P
h
(t)|，表明混合储能和超级电容器处于充电或放电状态，而电池处于放电或充电状态，导致同一时序上的充放电状态不一致，令P
sc1
(
⊙
＝P
h
(t)，P
b1
(t)＝0；P
sc1
(t)，P
b1
(t)分别为超级电容器储能、电池储能一次修正后的输出功率；S2.4、若C＞1，则|P
sc
(t)|＜|P
h
(t)|，表明混合储能和电池处于充电或放电状态，而超级电容器处于放电或充电状态，此时令P
b1
(t)＝P
h
(t)，P
sc1
(t)＝0；经过第一次修正后，电池储能和超级电容器储能可在同一时序上同步地平抑风电波动功率；S3、在第一次修正基础上对混合储能系统出力进行模糊优化，对混合储能初始分配功率进行二次修正，主要包括：确定模糊控制器输入输出变量，构建模糊控制器输入输出变量隶属函数及模糊规则；所述S3基于SOC越限模糊优化混合储能系统出力，在第一次修正的基础上，采用模糊优化方法对混合储能功率进行二次修正，模糊控制器一和模糊控制器二分别以电容器、电池储能t
‑
1时刻荷电状态SOC(t
‑
1)以及t时刻荷电状态变化量ΔSOC(t)为模糊控制器一和模糊控制器二的2个输入，控制策略包括以下步骤：S3.1、第一次修正后计算超级电容器SOC
SC
(t)，若SOC
SC
(t)适中，保持第一次修正后的超级电容器充放电策略不变；若SOC
SC
(t)偏大且下一时刻P
sc1
(t+1)<0或SOC
SC
(t)偏小且下一时刻P
sc1
(t+1)＞0，对超级电容器出力进行第二次修正，输出修正系数K
SC
‑
SOC
，次修正后的超级电容器功率指令为P
sc2
＝K
SC_SOC
·
P
SC1
(t)；S3.2、超级电容器功率指令第二次修正前后的差值ΔP
sc2
由电池进行补偿；其中ΔP
sc2
(t)＝P
sc1
(t)
‑
P
sc2
(t)，模糊控制器二按照步骤S3.1相同的策略对蓄电池的SOC
b
(t)进行优
化；二次修正后的蓄电池的功率指令为P
b2
(t)＝K
b_SOC
·
(P
b1
(t)+ΔP
sc2
(t))。2.根据权利要求1所述的一种平抑风电功率波动的混合储能功率优化分配方法，其特征在于，所述S1中小波包分解法根据风电并网标准确定小波包分解层数m，低频分量S
m，0
为满足GB/T 19963
‑
2011标准的风电并网功率，对其他高频分量进行频谱分析得到混合储能初始分配功率，具体包括以下步骤：S1.1、风电数据采集；根据风电场实际出力情况，采集风电场的日实际输出功率，采样间隔为1min；根据GB/T 19963
‑
2011风电并网标准，确定不同容量的风电场在1min和10min时间尺度下的输出功率波动限值；S1.2、风电并网功率获取；采用小波包分解方法对风电原始输出功率进行高低频分解，所得满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣雨，张云晓，邱锦龙，万乐，赵宇，崔鑫，张永昌，赵海森，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：