[发明专利]一种平抑风电功率波动的混合储能容量配置优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种平抑风电功率波动的混合储能容量配置优化方法。

背景技术

风力发电由于高效、清洁的优点得到了广泛的应用，然而风力风速较大的随机性和波动性影响风力发电的并网运行的安全稳定，造成风力发电站电能严重浪费。根据现行风电并网标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》，风力发电有功功率变化限值ΔP_limit参考表1：

表1有功功率变化限值推荐表

混合储能系统由于能够实现电能的时空转移，从而被认为是平抑风电功率波动、提高电网接纳风电能力的有效手段，混合储能系统包括能量型储能系统和功率型储能系统。能量型储能系统(如电池)响应速度慢、循环寿命低，难以调控风力发电功率高频波动分量；功率型储能系统(如超级电容器)能量密度低，难以调控长时间尺度风力发电功率波动。

混合储能系统(功率型-能量型储能介质构成的储能系统)，集成了循环次数高、功率密度高和容量大等优点，在一定程度上解决了单独使用功率型或能量型储能系统受能量密度和运行寿命等因素制约的问题。然而，对于功率型和能量型构成的混合储能系统的能量分配原则成为了使用混合储能系统平抑风电波动的限制因素。

储能系统造价较为昂贵，并且寿命有限，如何分配混合储能系统出力以平抑风电有功功率波动并基于协调控制配置经济合理有效的混合储能系统容量方案，成为一类亟需解决的问题。

目前，针对混合储能系统功率分配的方式有很多，如申请号为CN201310091057.2的中国专利“一种混合储能系统平抑间歇式电源功率波动的控制方法”在时域上，虽然利用经验模态分解和混合储能系统充放电优先级有效地分配混合储能系统的输出功率，但没有考虑到储能能量状态对其输出功率能力的限制以及对功率型储能过充放的保护，具有一定的局限性。

申请号CN201310675017.2的中国专利“一种混合储能系统的功率分配方法”考虑混合储能特点，基于频域分析，使用滤波器分离混合储能输出功率，并利用储能荷电状态改变滤波常数T，但是基于频域的滤波分解在储能实时功率分配时，存在延时现象且分离的储能输出功率也无法体现出其在时域上的细节信息以及储能特点。

申请号CN201410062240.4的中国专利“用于平抑风电功率波动的混合储能电站容量确定方法”以减小蓄电池充放电次数为目标建立混合储能充放电模型，并以混合储能电站容量最优为目标函数，通过粒子群算法寻求混合储能电站的最优容量，该专利考虑了以减小电池充放电为原则保护电池的协调控制策略，并建立了储能经济陈本中运营成本，但没有考虑储能循环寿命成本的因素，且利用经典的粒子群算法可能导致寻优缓慢、易陷入局部最优等问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在协调控制未对功率型储能进行保护，优化过程精度低、计算速度慢和适应度小等缺点。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种平抑风电功率波动的混合储能容量配置优化方法，以实现协调控制对功率型储能的保护以及寻优精度高、寻优过程计算速度快和适用范围大的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种平抑风电功率波动的混合储能容量配置优化方法，包括：

a、制定协调控制策略，在时域下根据功率型储能的能量状态SOE₁(t-1)约束经验模态分解的分配参考功率，使用模糊控制理论以SOE₁(t-1)和ΔSOE₁(t)制定校正调节系数K_c，分配混合储能的实际输出功率；

b、基于对混合储能实际输出功率的分配结果，建立以混合储能成本为目标函数的经济性模型和模型的约束条件；

c、根据建立的经济模型和模型的约束条件，使用带混沌扰动和量子计算遗传算法，优化混合储能系统的配置方案。

进一步地，所述步骤a，具体包括：

步骤1：根据风电场典型日的有功功率数据P_W(t)，采样时间T，共N_total个完备信息集下的数据点，以满足风电并网要求为原则，利用滑动平均法获取混合储能平抑风电目标功率P_H(t)以及并网功率P_G(t)；