[发明专利]一种城市轨道交通光伏储能系统的容量优化配置方法

说明书

本发明公开一种城市轨道交通光伏储能系统的容量优化配置方法，根据城市轨道交通的早晚高峰负荷量大的运行特点，制定分时运行策略，以确定不同时段光伏、储能及电网的运行状态；研究典型日负荷曲线和光伏输出曲线进行出力适应性分析，综合光伏、储能分时运行特性和出力适应性分析，建立以电压波动和经济性为目标函数的优化模型，通过赋权值的方式将多目标化成单目标优化函数，采用粒子群优化算法求解，得到系统储能容量的最优配置。本发明有利于促进城轨系统节能减排以及当地光伏的消纳，同时降低网压波动以提升牵引侧电能质量，分时运行并利用储能对光伏的削峰填谷及对负荷削峰可提升系统的经济性。

技术领域

本发明属于城市轨道交通供电系统技术领域，特别是涉及一种城市轨道交通光伏储能系统的容量优化配置方法。

背景技术

随着国民经济水平的提高、城市化进程加快，城市轨道交通在国内大中城市得到了快速发展，迎来了全面发展的新时期。在传统能源结构模式下，大规模用电将带来巨大的能源消耗并使环境污染越发严重，极大地影响城市环境和可持续发展的建设。因此，太阳能、风能等可再生能源的接入，对城市轨道交通的绿色发展和节能减排具有重要意义。

目前，太阳能作为最理想和最清洁的能源得到了广泛关注和应用，由于光伏输出的随机性和波动性，通常须配置储能平抑功率波动并“削峰填谷”。城轨负荷运行时间相对固定并且与光伏发电时间相匹配，同时运输线路遍布全市，户外具有大面积停车场、车辆段以及高架车站等，均为光伏-储能的接入提供了有利条件。

近年来，多地尝试安装城市轨道交通光伏发电系统，光伏发电技术虽然较之前得到了较大发展和进步，但储能技术尚不成熟而且成本偏高，目前关于光储接入城轨直流牵引网络的研究较少，尚未有城轨光伏-储能系统容量优化配置的相关研究及应用，对于接入城轨直流供电系统的新能源供电系统进行储能的容量配置至关重要，不仅影响着系统整体的经济效益以及稳定运行，也能最大限度地促进可再生能源的消纳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种城市轨道交通光伏储能系统的容量优化配置方法，适用于城市轨道交通直流供电系统，通过对储能系统容量的合理配置，不仅可实现最大限度地促进可再生能源的消纳，减少弃光，有利于促进城轨系统节能减排以及当地光伏的消纳，同时降低网压波动以提升牵引侧电能质量，分时运行并利用储能对光伏的削峰填谷及对负荷削峰可提升系统的经济性，从而增加系统整体经济效益，实现节能减排。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种城市轨道交通光伏储能系统的容量优化配置方法，包括步骤：

S100，根据城市轨道交通的早晚高峰负荷量大的运行状态，制定分时运行策略，以确定不同时段光伏、储能及电网的运行状态；

S200，根据对典型日负荷曲线和光伏输出曲线进行出力适应性，综合分析光伏、储能分时运行特性和出力适应性；

S300，根据对光伏、储能分时运行特性和出力适应性分析，建立多目标优化模型；通过赋权值的方式将多目标化成单目标优化函数，采用粒子群优化算法求解，得到系统储能容量的最优配置。

进一步的是，所述步骤S100的分时运行策略为：根据以往负荷数据将整日运营时间分为高峰时段和非高峰时段，并分析不同时段下电网、光伏、储能的输出特性；包括步骤：

S101，若处于负荷高峰时段，在满足储能放电条件SOCSOC_min下，储能系统始终处于放电状态，同时光伏也为负荷供电，缺额由电网补足；

S102，若处于非高峰时段，负荷制动情况下，光伏、电网均不向负荷输出电能；在满足储能充电条件SOC＜SOC_max，储能系统始终处于充电状态，若储能完全吸收再生制动能量后进行充电，则光伏所发电能为储能充电；负荷非制动情况下，由光伏、储能依次供电，不足由电网补足，若光伏发电有剩余则在充电条件SOC＜SOC_max下为储能充电。