[发明专利]移动电池储能直流融冰系统的功率与容量优化选取方法

说明书

技术领域

本发明涉及融冰系统领域，特别是一种移动电池储能直流融冰系统的功率与容量优化选取方法。

背景技术

冰雪灾害对电网、交通和农作物等都有着严重的危害，输配电线路严重覆冰会导致其机械和电气性能急剧下降，从而导致覆冰事故的发生。虽然福建省地处中国华南，但闽北、闽东以及闽西的高海拔山区的配电网线路冬季时有覆冰，对居民日常生活和工农业生产造成了非常不利的影响，2008年尤其严重，强冷空气从1月底开始入侵福建省，持续十多天的低温伴随着冻雨、冻雪、覆冰，电网设施大面积受损，众多输配电线路因覆冰发生掉串、断线、倒塔而被迫停运，造成闽西北部分220kV及以下系统遭受重创，建宁、邵武、光泽、宁化、浦城、长汀、泰宁、上杭、武夷山、武平等26个县(市)部分乡镇遭受不同程度的损失，其中以建宁、邵武、光泽、宁化、浦城五县市最为严重，35kV及以下等级电网发生大面积停电。及时有效地对输配覆冰线路进行除融冰是降低电网覆冰灾损的重要途径之一，因此可针对福建山区中压线路，研究基于移动电池储能装置的中压线路直流融冰技术，提出该融冰系统的功率和容量优化选取方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种移动电池储能直流融冰系统的功率与容量优化选取方法，从系统成本的角度出发，提出了成本优化方程，可为基于移动电池储能直流融冰系统的功率和容量选取提供依据。

本发明采用以下方案实现：一种移动电池储能直流融冰系统的功率与容量优化选取方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供一移动电池储能直流融冰系统，所述直流融冰系统包括电池储能系统、双向变流器、DC/DC直流变换器、后台监控以及开关组合；所述电池储能系统包括并联运行的磷酸铁锂电池柜与电池管理系统，其中电池柜由一序列磷酸铁锂电池箱串并联而成；

步骤S2：对电网冰区分布情况进行统计；

步骤S3：计算直流融冰系统在直流融冰过程中的电流值；

步骤S4：计算得出“1-1，1-2”、“1-1，1-1”、“1-2，1-2，1-2”三种融冰方式下直流融冰系统的融冰功率、融冰容量以及优化方程。

进一步地，所述步骤S2根据不同海拔高度的覆冰厚度对冰区分布情况进行统计，具体包括以下步骤：

步骤S21：计算标准冰厚：将不同密度、不同形状的覆冰厚度统一换算为密度0.9g/cm3的均匀裹覆在导线周围的标准覆冰厚度，则标准冰厚按覆冰冰重进行计算，其计算公式如下所示：

式中：b₀为标准冰厚；G为冰重；L为覆冰体长度；r为导线半径；

步骤S22：计算标准冰厚的高度修正与线径修正：按线路设计规范要求覆冰厚度应归算至10m高处，则高度修正系数如下公式所示：

K_h＝(Z/Z₀)^α

线径修正系数如下公式所示：

以上式中：K_h为高度修正系数；Z取10m；Z₀为实测或调查覆冰导线悬挂高度；α为指数，与风速、含水量与捕获系数有关，若无实测资料时，α可取值0.22；为线径修正系数；为设计导线直径，φ≤40mm；为实测或调查覆冰的导线直径；

步骤S23：计算不同重现期标准冰厚：按照30年、50年一级100年重现期分别进行统计，可采用覆冰数据法、CRREL模型法、气象参量回归法一级局地地形-气象影响覆冰等级模型法确定不同重现期的覆冰厚度；

步骤S24：覆冰厚度随海拔变化进行修正：覆冰厚度随海拔高度增加而增加，利用几个不同海拔高度计算得到的不同重现期标准冰厚值，拟合出冰厚随海拔高度变化的指数公式，如下公式所示：

R_h＝βe^ah

式中：R_h为某一海拔高度_h上的冰厚；a和β为待定参数。

进一步地，所述步骤S3中，直流融冰系统在直流融冰过程中的融冰电流采用以下公式计算得出：