[发明专利]一种平抑风电功率波动的混合储能系统容量配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合储能系统的容量配置方法，具体涉及一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能容量配置方法。

背景技术

风力发电由于高效、清洁的优点得到了广泛的应用，然而风力风速较大的随机性和波动性影响风力发电的并网运行的安全稳定，造成风力发电站电能严重浪费。根据现行风电并网标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》，风力发电有功功率变化限值ΔP_limit参考表1：

表1有功功率变化限值推荐表

储能系统由于能够实现电能的时空转移，从而被认为是平抑风电功率波动、提高电网接纳风电能力的有效手段，储能系统包括能量型储能系统和功率型储能系统。能量型储能系统（如电池）响应速度慢、循环寿命低，难以调控风力发电功率高频波动分量；功率型储能系统（如超级电容器）能量密度低，难以调控长时间尺度风力发电功率波动。混合储能系统（功率型-能量型储能介质构成的储能系统，Hybrid Energy Storage System，HESS），集成了循环次数高、功率密度高和容量大等优点，在一定程度上解决了单独使用功率型或能量型储能系统受能量密度和运行寿命等因素制约的问题。然而，对于功率型和能量型构成的混合储能系统的能量分配原则成为了使用混合储能系统平抑风电波动的限制因素。

文献《风电功率波动特性的概率分布研究》公开了风电有功功率信号得到持续分量和波动分量的方法，但并没有公开窗口长度的选取原则及窗口长度对分解效果的影响，无法判断持续分量能否满足风电并网要求；文献《基于小波变换的水文时间序列分解》公开了小波变换用于时间序列分解的方法，文献《风电功率预测方法综述及发展研究》公开了小波分析可以用于风电功率预测中，但并未公开具体的小波分析方法；文献《风电场中储能系统的功率和容量优化配置》公开了改进的粒子群算法优化容量配置，但是仅从工程指标的角度，满足约束条件后优化工程目标函数，并没有从经济上分析，在满足确定工程指标和约束条件下，配置经济最适用的混合储能系统配置方法；文献《基于改进粒子群算法的独立光伏发电系统储能容量优化配置研究》针对光伏发电混合储能系统的容量优化提出了以经济型为目标的改进粒子群算法，但该算法仅是线性改变学习因子，并不能很有效的跳出局部最优点，寻求全局最优。综上，提供一种能够有效平抑间歇式电源功率波动的混合储能容量配置方法显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种平抑风电功率波动的混合储能系统容量配置方法，所述混合储能系统包括功率型储能系统和能量型储能系统，所述方法包括下述步骤：

步骤1：获取风电功率的并网有功功率和混合储能系统有功功率P(t)，并通过小波包分解法分别获取功率型储能功率和能量型储能功率；

步骤2：配置不同额定功率P和不同容量下的所述混合储能系统，并分析其平抑效果；以及

步骤3：通过分析所述平抑效果和改进的粒子群算法配置混合储能系统容量。

所述步骤1中对所述风电功率依次进行滑动平均和并网功率指标校验从而获取所述并网有功功率和所述混合储能系统有功功率P(t)；通过对所述混合储能系统有功功率P(t)进行频谱分析确定分界频率，获取所述功率型储能功率和所述能量型储能功率；

所述步骤2中所述额定功率P的获取方法为：

对所述功率型储能功率和所述能量型储能功率的直方图进行曲线拟合，得到功率型储能概率分布曲线和能量型储能概率分布曲线；计算不同置信水平下的功率型储能系统置信区间和能量型储能系统置信区间；所述功率型储能系统的额定功率P_P为所述功率型储能系统置信区间的端点的绝对值最大值；所述能量型储能系统的额定功率P_E为所述能量型储能系统置信区间的端点的绝对值最大值；

所述容量包括低能量状态Q(t)=[Q1,Q1+P×T]，中能量状态Q(t)=[Q1+P×T,Q2-P×T]和高能量状态Q(t)=[Q2-P×T,Q2]，其中，所述T为采样时间，Q1为混合储能系统充电上限，Q2为混合储能系统放电下限；所述步骤2中配置不同额定功率P和不同容量下的混合储能系统控制策略为：

步骤2-1：获取混合储能系统有功功率实际输出值P_r(t)；