[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

摘要

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。

主权项

1.一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：P_ac(t+1)＝P_ac(t)+ΔP_ac(t),t∈T            式(3)；‑C_pv,a×10％≤ΔP_ac(t)≤C_pv,a×10％,t∈T        式(4)；其中，C_pv,a代表交流系统的光伏发电站装机容量；储能电池子系统约束：任意一组储能电池在t时刻的剩余电量B_m(t)可表示为其中，M表示所有种类储能电池的集合，包含集合I和N；第m组储能电池在任何时刻的电量需满足：SOC_min,mC_a,m≤B_m(t)≤SOC_max,mC_a,m          式(6)；B_m(t)≤C_a,m(S_m‑Q_loss,m(t))              式(7)；式中，SOC_min,m为第m个储能电池组最小的荷电状态；SOC_max,m为第m个储能电池组最大的荷电状态；C_a,m为第m个储能电池组的额定容量；S_m为第m个储能电池组初始的容量保持率；任意时刻任意一组储能电池充放电功率的上下限应满足：式中，P_m^in,min和P_m^out,min分别表示第m个储能电池组的充、放电功率下限，P_m^nom为第m个储能电池组的额定功率；储能系统充放电状态约束：考虑到电池的安全性，同一组电池的充放电操作是相互排斥的，同一组电池在同一时段不能同时充电和放电，即：其中，z_mⁱⁿ(t)和z_m^out(t)分别为二元变量；储能电池的容量衰退：无论直流储能电池还是交流储能电池，任意时刻其容量衰退率可表示为：Q_tot,m(t)＝Q_cal,m(t)+Q_cyc,m(t)           式(15)；其中，Q_cal,m(t)为第m个储能电池组在t时段的日历寿命衰退率；Q_cyc,m(t)为第m个储能电池组在t时段的循环寿命衰退率；Q_tot,m(t)为第m个储能电池组在t时段总的容量衰退率；Life_cal,m表示第m个储能电池组总的日历寿命，Life_cyc,m表示第m个储能电池组总的循环次数；C_max,m表示第m个储能电池组的初始容量；由于储能电池容量衰退至其标准容量的80％则需更换，因此第m个储能电池组在t时段相对于整个电池寿命总的容量衰退率Q_loss,m(t)：Q_loss,m(t)＝q_m*Q_total,m(t)              式(15)；其中，q_m为第m个储能电池组直至退役衰退的容量比。