[发明专利]一种预装式储能电站容量配置方法

说明书

一种预装式储能电站容量配置方法。首先对微网平衡功率进行频谱分析，确定不同频率下的幅值，根据不同储能单元性能的不同，划分出不同储能单元的补偿频段，构建锂电池储能单元、超级电容器储能单元和氢储能单元的一次投资成本、运行维护成本、缺电惩罚费用以及能量溢出惩罚费用，建立以多元储能单元一次投资成本、运行维护成本、缺电惩罚费用以及能量溢出惩罚费用四者之和的目标函数，在剩余电量以及负荷缺电率与能量溢出率等条件约束下，得出微网储能电站的最佳容量配置方案。

技术领域

本发明涉及一种预装式储能电站容量配置方法。

背景技术

近年来储能技术飞速发展，我国的储能产业也迎来了至少十年的黄金发展期。为了协调分布式电源本身随机性、间歇性的特点与电网可靠运行的矛盾，集分布式电源、储能装置、负荷、能量转换装置和控制保护装置于一体的微网技术得到了飞速发展。但是由于土建式的储能电站受制于交通、地势等原因，为微网的建设带来了严重的制约和影响，迫切需要一种能适应海岛、边防哨所等电力供给困难的特殊环境的微网电站建设方案。预装式储能电站为一个集装箱式的储能电站，将多元储能单元放置在一个可移动、小型化的集装箱箱体之中，方便灵活，运输便捷，可以满足海岛、边防哨所等电力供给困难的场所用电。集装箱内部储能单元的选型及其储能单元的容量大小是极其重要的，超级电容器作为功率型储能单元可以用于需求短时间大功率的场合；锂电池储能单元作为短期能量型储能单元可以用于追求供电可靠性、稳定性和连续性的场合；氢储能储能单元作为长期能量型储能单元比锂电池储能单元具有更强的供电能力。将超级电容器、锂电池和氢储能相结合的储能系统性能完备，可以满足不同场合的用电需求合理配置各类储能单元的容量也至关重要，如容量配置过大，会增加系统的成本费用和其他相关的运行维护费用，造成能量的溢出；如果容量配置的过小，将不能满足负荷的用电需求，从而造成用户频繁停电的现象。

目前，大多数微网储能电站选用的储能设备一般都是锂电池。锂电池是一种能量型的储能设备，能量密度大，便于长期存储电能，但同时循环寿命短、功率密度低，加之新能源输出功率的不稳定性和间歇性，往往导致蓄电池过早失效或容量损失，从而加大了系统的投资成本。超级电容器作为一种新型储能元件，具有功率密度大、充放电速度快、循环寿命长等无可替代的优良特性，可以有效的抑制系统的短时功率波动，成为处理尖峰负荷的最佳选择。氢储能作为一种纯洁无污染，具有长时间尺度的充放电能力。将锂电池、超级电容器和氢储能三者作为储能单元混合使用，可以有效提高系统的工作效率，从而大大降低系统的运行成本。

目前国内外针对微网储能容量配置方面做了一些研究，已有的研究主要从涉及锂电池和超级电容器的储能单元角度出发，构建储能单元的一次投资成本和运行维护成本，并未从微网负荷侧需要进行定性定量的研究，也并未研究设计氢储能的混合储能单元。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提出一种预装式储能电站容量配置方法。本发明通过对多元储能单元进行一次投资成本、运行维护成本、缺电惩罚费用以及能量溢出惩罚费用建模，构建以多元储能单元一次投资成本、运行维护成本、缺电惩罚费用以及能量溢出惩罚费用四者之和的目标函数，在剩余电量以及负荷缺电率与能量溢出率的条件约束下，得出微网储能电站的最佳容量配置方案。

本发明采用的技术方案如下：

本发明预装式储能电站容量优化配置方法步骤如下：

首先采集孤立微网的新能源发电系统输出功率及负荷消耗功率数据，利用负荷消耗功率与新能源发电系统输出功率之差计算孤立微网的平衡功率；采用离散型傅里叶变换的方法进行频谱分析；根据各个储能单元补偿频段的不同，并根据傅里叶变换确定的锂电池储能单元、超级电容器储能单元和氢储能单元所补偿的频段，将各个储能单元的频段补偿结果转换到时域上，得到各个储能单元的补偿功率；根据新能源发电系统输出功率和负荷消耗功率的需求，合理配置锂电池储能单元、超级电容器储能单元和氢储能单元的容量，确定微网系统年综合成本最小为微网储能容量优化配置的目标；利用粒子群算法对目标函数求解，得到最优的容量配置方案。