[发明专利]一种可实现光伏出力平滑的多储能电池操作模型

说明书

本发明公开了一种可自动调节实现光伏出力曲线平滑的多储能电池动态操作模型，综合考虑不同种类储能电池的额定容量、充放电倍率、循环次数、充放电效率、使用年限等性能，以实现光伏废弃率最低，储能电池使用年限最长、平滑输出为目的，建立多电池储能系统的动态操作模型，自动解模并实时分配于不同种类储能电池充放电功率，调度储能电池进行充放电工作，调节光伏出力平滑。本发明降低了光伏出力的波动性，保证光伏出力曲线平滑输出，避免了人为干预调节，自动调节，降低了电量废弃，提高了储能电池使用年限，实现经济性最优。

技术领域

本发明涉及一种可自动调节实现光伏出力平滑的多储能电池操作模型，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

随着新能源太阳能发电的大力普及与发展，光伏发电在电网中的渗透率不断增加，光伏功率的随机波动特性对电网调度、运行的负面影响日益显著，尤其当光伏发电大量并网时，特别是西北地区，将严重影响并危害电网的安全性和稳定性。因此，有必要采取一定的技术措施改善光伏发电功率的随机波动特性。在并网光伏系统中，运用储能技术可以有效地实现用户需求侧管理，消除昼夜峰谷差，平滑负荷，降低供电成本；促进可再生能源的利用，提高电网系统运行的稳定性并提高电网电能质量。

“光伏+储能”模式是现在解决光伏功率波动性，消除昼夜峰谷差，平滑负荷，降低供电成本的有效措施之一。但是针对于光伏电站配备的储能系统，如何应用储能系统实现目的同时考虑到储能电池的寿命、光伏弃电率等问题是急需解决的问题。储能电池，主要是指使用于太阳能发电设备和风力发电设备以及可再生能源储蓄能源用的蓄电池，包括锂电池和液体电池。光伏出力曲线，指的是光伏电站发电实时输出功率曲线，特点是随着天气的变换而呈现较大的波动性。平滑输出，指的是光伏出力曲线在受外界(天气)影响的条件下通过储能电池调节可以避免波动，实现平滑输出。

现有的储能系统多为配备同一种储能电池系统，调度模型只需要考虑储能系统PCS额定功率值平均分配进行充放电操作。目前，针对光伏电站配置多种类储能电池系统几乎没有，针对多种类储能电池如何调度以实现光伏功率平滑输出、光伏废弃率最低，储能电池使用年限最长是现在急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在平滑输出场景下使多种类储能电池自动调节以达到光伏出力曲线平滑、储能电池使用年限最长、光伏废弃率最低为目的的调度问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种可实现光伏出力曲线平滑的多储能电池动态操作模型，其特征在于，具体如下：

目标函数：模型通过优化储能电池的调度，使得光伏废弃率最低，即：

约束条件如下：

功率平衡：任何时刻剩余的光伏系统的发电功率和交流储能电池的放电功率之和应等于交流储能电池的充电功率、剩余光伏的有效发电量与其废弃量之和，即：

式中，I为交流储能电池模块集合；J表示除去直流储能系统内的光伏子阵后剩余的光伏子阵集合；N为直流系统的模块集合；P_pv,j(t)表示编号为j的光伏子阵发电量；P_iⁱⁿ(t)和P_i^out(t)分别是编号为i的交流储能电池模块的充电和放电功率；η_ac,i表示编号i的交流储能电池模块的放电效率；λ_ac,i表示编号i的交流储能电池模块的充电效率；P_ac(t)是混合供电系统向电网的供电量；P_pw(t)是剩余光伏子阵的废弃量；

平滑约束：对于整体的混合供电系统，任意时刻交流系统向电网供电量的变化速率ΔP_ac(t)不超过10％光伏发电站装机容量/min，得到：