[发明专利]用于平抑风电功率波动的混合储能电站容量确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率波动平抑领域，尤其涉及一种用于平抑风电功率波动的混合储能电站容量确定方法。

背景技术

随着可再生能源渗透率的提升，其波动性给电网的安全可靠运行带来了巨大挑战。储能电站因其对能量的充放特性，使其成为平滑可再生能源功率，克服其波动性的重要方式。风电场配置储能的关键问题之一在于，面对平滑效果与投入成本间的制约关系，如何协调确定储能容量，使有限容量同时满足储能系统运行的有效性和经济性。可见，储能电站的容量优化是风电场储能配置规划的重要内容。

目前对于混合储能电站容量规划问题研究并不多见。

VRLA属于能量型储能装置，输出功率变化范围小，速度慢且充放电次数少，同时成本低，可用来补偿风功率中波动平缓、能量较大的趋势分量；UC具备频繁充放电切换响应能力，可充放电次数高，适用于呈现频繁快速变化特性的随机分量的波动平抑，同时目前UC成本要比VRLA昂贵的多。由此可见，混合储能电站的运行应发挥UC频繁充放特性同时限制其容量，使其在小幅能量充放区间中发挥作用；对于VRLA应有效避免充放电状态频繁转换，并适当提升其相对容量，使其在大幅值能量的充放电区间中工作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于荷电状态动态调整的储能电站容量规划方法，该方法实现了顾及调度需求、储能运行寿命和经济性的储能容量最优化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于平抑风电功率波动的混合储能电站容量确定方法，包括以下步骤：

（1）以减小蓄电池充放电次数或者减小电容容量为目标建立混合储能电站充放电过程模型。

（2）以混合储能电站建设成本和运行成本总和最小为目标构建混合储能电站容量优化目标函数，并建立混合储能电站充放电功率的约束条件和容量约束条件。

（3）在满足混合储能电站充放电过程模型的条件下，选用PSO算法对混合储能电站容量优化目标函数进行求解计算，确定混合储能电站最优容量数值。

所述步骤（1）中以减小蓄电池充放电次数为目标的混合储能电站充放电过程模型为：

设P(t)为t时刻风电机组输出功率P_W(t)与时段参考输出功率P_ref(t)的差值：

P(t)=P_W(t)-P_ref(t)

将P(t)分解为高频分量P_ΔH(t)和趋势分量P_ΔL(t)，且满足：

P(t)=P_ΔH(t)+P_ΔL(t)

设f(t)为P_ΔL(t)与零值的关系标志位，且f(t)的正负号与P_ΔL(t)相同，当满足f(t-1)·f(t)<0时：

若f(t)>0且Δt_f＜Δt_thr，则S_bat.VRLA＝-1，P_discha.VRLA=0。

若f(t)<0且Δt_f<Δt_thr，则S_bat.VRLA=1，P_charge.VRLA=0。

式中，f(t-1)·f(t)<0表示PΔL(t)与零值关系发生改变；Δt_f为f(t)保持当前状态的持续时间；Δt_thr为持续时间阈值；P_diacha.VRLA表示蓄电池放电功率，P_charge.VRLA表示蓄电池充电功率；S_bat.VRLA为蓄电池充电、放电及浮充状态标志，分别对应数值1，-1，0。

所述步骤（1）中以减小电容容量为目标的混合储能电站充放电过程模型为：

设P(t)为t时刻风电机组输出功率P_W(t)与时段参考输出功率P_ref(t)的差值：

P(t)=P_W(t)-P_ref(t)

将P(t)分解为高频分量P_ΔH(t)和趋势分量P_ΔL(t)，且满足：

P(t)=P_ΔH(t)+P_ΔL(t)

则