[发明专利]一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量配置方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网储能技术领域，涉及一种混合储能系统容量配置方法，具体涉及一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量优化配置方法。

背景技术

具有绿色、清洁、可再生等特点的风力发电技术在全世界范围内得到广泛的应用和发展，装机容量逐年增大，是解决当今世界能源危机和环境污染问题的有效途径。然而风力发电系统的输出功率受到自然条件等外在因素的影响，具有间歇性和随机性，大规模风电并网将对大电网的稳定可靠运行和电能质量造成不利的影响，因此需要配置一定容量的储能系统用以平抑风电输出功率波动。

传统的以蓄电池为代表的能量型储能系统具有较高的比容量，适合较长时间尺度的充放电，一般用来满足负荷供电需求。风电输出功率波动除了长时间尺度的波动分量以外，还存在大量的短时、高峰值的波动分量，需要具备快速响应性能并且充放电功率较大的储能系统来进行平抑，显然传统的蓄电池储能系统已经无法满足要求，需要以超级电容器为代表的功率型储能系统配合，共同构成混合储能系统来进行可再生能源输出功率波动的平抑。

配置混合储能系统容量的三个技术难点在于：(1)风电输出功率波动分量的提取；(2)风电输出功率波动分量在不同类型储能设备之间的分配；(3)建立科学合理的容量配置模型。

针对技术难点(1)，传统方法多以低通滤波方法为主，容易造成平抑分量过大从而使得储能系统容量配置过大，经济性较差且不能有效结合国家相关风电并网标准；

针对技术难点(2)，传统方法不能计及储能设备的荷电状态，在分配过程中可能造成储能设备的过充过放；

针对技术难点(3)，传统方法在优化目标的建立和约束条件的确定时存在一定的不足。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量优化配置方法。

本发明所采用的技术方案是：一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对风电场有功功率输出的实际数据进行处理，运用改进的滑动平均法并结合国家风电并网标准，提取风电输出功率中需要储能系统进行平抑的波动分量；

步骤2：计及各储能设备的荷电状态，运用可变滤波时间常数的高通滤波法在不同类型储能设备之间进行波动分量的分配；

步骤3：建立以混合储能系统全生命周期经济性最优为目的的混合储能选题容量优化配置模型，运用改进的粒子群算法，以储能设备的技术特性和风电并网要求为约束条件，进行混合储能系统容量优化配置。

作为优选，步骤1中所述的改进的滑动平均法并结合国家风电并网标准，提取风电输出功率中需要储能系统进行平抑的波动分量，其具体实现过程包括以下子步骤：

步骤1.1：运用改进的滑动平均法计算平滑的并网分量和需要储能系统进行功率吞吐的波动分量；

假设滑动窗口数值为N min，并假设N为偶数以方便进行描述，由此得到t时刻风电的并网分量和min级波动量，如式(1.1)、(1.2)、(1.3)所示：

P_ft＝(P_t-(N/2-1)+P_t-(N/2-2)+...+P_t+...+P_t+N/2)/N (1.1)；

P_mt＝P_t-P_ft (1.2)；

t＝N/2,N/2+1,...,M-N/2 (1.3)；

式中：P_t是第t分钟实测的风电功率；P_ft是并网分量；P_mt是min级波动分量；M为测量点总数；

步骤2：结合国家风电并网功率波动要求，在滑动平均法的基础上加以改进，对于不满足波动变化率的部分进行调整，最终得到混合储能系统的补偿功率P_HESS；

P_HESS＝P_mt+△P (1.4)；

式中：ΔP是根据风电最大功率波动变化率要求而进行调整的功率。

作为优选，N＝15min。

作为优选，所述的国家风电并网标准请见表1；

表1国家风电并网标准

作为优选，步骤2中所述的运用可变滤波时间常数的高通滤波法在不同类型储能设备之间进行波动分量的分配，其具体实现过程包括以下子步骤：