[发明专利]一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法

权利要求书

1.一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法，其特征在于，电网系统包括蓄电池、超级电容器和可控负荷，所述方法包括：

根据可控负荷的旋转动能与超级电容器充放电能量转换关系，确定虚拟电容值的表达式和虚拟荷电状态的表达式；

根据虚拟电容值的表达式和虚拟荷电状态的表达式建立虚拟电容控制下的负荷经济损失模型；

根据所述负荷经济损失模型确定包含虚拟电容值的系统运维经济评价模型；

基于粒子群优化算法对所述系统运维经济评价模型进行求解，得到收益最大时对应的虚拟电容值；

根据所述虚拟电容值控制可控负荷的运行工况；

所述系统运维经济评价模型的表达式为：

(4)

式中：F为系统总的经济性收益；F_in(t)为t时段系统收益；F_out(t)为t时段蓄电池寿命损耗；

通过下述公式计算蓄电池t时段蓄电池寿命损耗：

(10)

其中，W_total为蓄电池购买价格，SOH(t)为t时刻蓄电池的健康状况值，定义为蓄电池t时段最大可用容量E_Bmax(t)与额定容量E_Bnom的比值；SOH_min为蓄电池寿命终止时的健康状况值；

(9)

其中，P_vir(t-1)为负荷功率，C_vir(t)为虚拟电容值，，U_C为超级电容器电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据可控负荷旋转动能与超级电容器充放电能量转换关系确定虚拟电容值的表达式和虚拟荷电状态的表达式，具体包括：

建立机械动能与电容储能的能量关系为

(1)

其中，E_Cvir为虚拟储能装置的虚拟能量；C_vir为虚拟储能装置的虚拟电容值；J_s、ω_r、p_n分别为电机的转子转动惯量、电角速度和极对数；U_C为超级电容器电压；

t时段的虚拟电容C_vir(t)表示为

(2)

基于能量角度定义虚拟储能设备的荷电状态SOC_vir为

(3)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算蓄电池t时段最大可用容量E_Bmax(t)：

(11)

其中，E_B为蓄电池的可用容量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于粒子群优化算法对所述系统运维经济评价模型进行求解，具体包括：

步骤1：产生初始群体，设定粒子位置以及更新速度，所述粒子i位置为t时段虚拟电容值：C_vir(t)_i；

步骤:2：根据目标函数算出C_vir(t)_i对应的系统收益；

步骤3：对于每个粒子，判断C_vir(t)_i的系统收益是否大于其历史最大系统收益，若是，更新C_vir(t)_i；

步骤4：判断每个粒子的C_vir(t)_i对应的系统收益是否大于全局最优位置的系统收益，若是，更新所述全局最优位置C_vir(t)；

步骤5：更新每个粒子的位置C_vir(t)_i和速度；

步骤6：若满足收敛精度或达到迭代次数，则停止算法，输出系统总收益最高时对应的虚拟电容值，否则返回步骤2，继续迭代。