[发明专利]一种并网风光发电中混合储能容量优化配置方法

摘要

本发明公开了一种并网风光发电中混合储能容量优化配置方法，确定以优化蓄电池工作状态为原则，以提高储能系统整体经济性为目标的能量管理策略，基于该能量管理策略分析了并网风光发电系统能量损失率和能量缺失率的计算流程，根据全生命周期费用理论，建立了储能装置的年均费用函数表达式，并建立了以该函数值最小为目标，以系统能量损失率及能量缺失率等运行指标为约束的储能容量优化配置模型，最后运用改进混沌优化算法求解优化配置模型。本发明提出的改进混沌优化算法利用混沌运动具有的遍历性、随机性、规律性，可以有效完成该复杂非线性优化配置模型的计算。 1

主权项

1.一种并网风光发电中混合储能容量优化配置方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)确定能量管理策略；

2)计算并网风光发电系统运行指标；采用能量损失率和能量缺失率作为并网风光发电系统运行指标；所述能量损失率R_LPPP是指在系统运行过程中，能量损失量E_LPP与电源发电总量E_g的比值；所述能量缺失率R_LPSP是指在系统运行过程中，能量缺失量E_LPS与调度总需求量E_n的比值；计算公式如下：

在kt时刻，若光伏阵列输出功率P_pv(kt)和风机输出功率P_w(kt)之和大于电网调度功率P_n(kt)，则存在剩余功率P_left，此时，如果储能系统剩余能量E_cnr未处于储能系统能量最大值E_cnmax，则电源为储能系统充电；若储能系统剩余能量处于满额状态，将产生能量损失，即：

E_LPP(kt)＝[(P_pv(kt)+P_w(kt))·η_c‑P_n(kt)]t，

其中，E_LPP(kt)表示kt时刻的能量损失量；η_c表示逆变器的转换效率；t为单位时间间隔；

当光伏阵列和风机输出功率之和小于电网调度功率要求时，出现缺失功率P_lack，若储能系统剩余能量E_cnr大于储能系统能量最小值E_cnmin，则储能系统进行放电；若储能系统剩余能量不大于储能系统能量最小值，则由电网来弥补能量缺失：

E_LPS(kt)＝{P_n(kt)‑[P_pv(kt)+P_w(kt)]η_c}t    (2)

其中，E_LPS(kt)表示kt时刻的能量缺失量；

3)以混合储能装置的年均费用最小为目标函数；

4)确定约束条件；

5)采用改进混沌优化算法求解优化配置模型，具体步骤如下：

(5‑1)算法初始化，令k＝0，给出N个具有微小差异的初值x_i,0，且x_i,0≠1且x_i,0≠0.75且x_i,0≠0.5且x_i,0≠0.25且x_i,0≠0，然后按照Logistic映射表达式得到N个轨迹不同的混沌变量{x_i,k}；

(5‑2)将生成的混沌变量{x_i,k}按下式进行第一次载波，得到优化变量范围[x_min,x_max]内的混沌变量{x′_i,k}：

x′_i,k＝x_min+(x_max‑x_min)x_i,k     (17)；

(5‑3)对生成的混沌变量x′_i,k进行可行性检验，重复执行步骤(5‑1)和步骤(5‑2)进行迭代搜索得到满足约束条件的可行解{x″_i,k}，并计算相应的目标函数值f(k)＝f({x″_i,k})；

令X^*＝{x″_i,0}，f^*＝f(0)，如果f(k)＜f^*，那么X^*＝{x″_i,k}，f^*＝f(k)；否则，令k＝k+1，进入下一循环，直到f^*变化小于0.01或达到最大迭代次数N_max1；

(5‑4)按下式对混沌变量x_i,k+1进行第二次载波，得到混沌变量{z′_i,k}：

z′_i,k＝x^*+βx_i,k+1     (18)

其中，β为调节因子，β取值在优化变量所属区间长度(x_max‑x_min)的1％和10％之间；

(5‑5)对混沌变量z′_i,k进行可行性检验，当其满足约束条件时，若f(z′_i,k)＜f^*，则x^*＝z′_i,k，f^*＝f(z′_i,k)；否则令k＝k+1，进入下一循环，直到f^*变化小于0.01或达到最大迭代次数N_max2，最终的x^*即为最优解，f^*为最优值。

2.根据权利要求1所述的一种并网风光发电中混合储能容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤1)确定能量管理策略，是指超级电容器承担由发电功率与调度功率不相等产生的不平衡功率P_ub中的频繁波动功率；蓄电池只负责承担不平衡功率P_ub中的基本功率。

3.根据权利要求1所述的一种并网风光发电中混合储能容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤3)中，以混合储能装置的年均费用最小为目标函数，具体表达式如下：

minC＝C_iv+C_oc+C_mc+C_dc＝(1+k_ocba+k_mcba+k_dcba)·k_debamf_ba+(1+k_ocuc+k_dcuc)k_deucnf_uc    (14)

其中，C表示混合储能装置的年均费用，C_iv指混合储能装置的购置成本，f_ba、f_uc分别代表蓄电池组和超级电容器组的单价，m、n分别表示蓄电池组和超级电容器组的个数，k_deba、k_deuc分别表示蓄电池组和超级电容器组的年折旧值，C_oc指混合储能装置的运行成本，k_ocba、k_ocuc分别表示蓄电池和超级电容器的运行成本系数，C_mc指混合储能装置的维护成本，k_mcba表示蓄电池的维护成本系数，C_dc指混合储能装置的处置成本，k_dcba、k_dcuc分别表示蓄电池和超级电容器的处置成本系数。

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