[发明专利]一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法

说明书

本发明涉及一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法，建立可控负荷的旋转动能与直流电容储能元件充放电能量的转换关系，将具有转速调节能力的异步电动机虚拟为超级电容器，综合分析虚拟超级电容器控制过程中的的负荷经济损失和储能寿命折损收益，建立虚拟超级电容器的经济运维评价模型，利用粒子群算法求解，为虚拟电容值提供计算依据，实现系统经济稳定运行。

技术领域

本发明涉及电网控制技术领域，具体涉及一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法。

背景技术

现有技术中，为了减少对环境的破坏，新能源发电越来越受到重视。但是具有间歇性和波动性的风电、光伏等新能源接入电网，将会威胁电网系统的安全稳定运行。为提高电网运行稳定性，具有平抑不平衡功率的储能装置受到了重点关注。但是，蓄电池和超级电容器等储能装置的投入，必将增加电网的初始建设成本和后期运维费用。

在直流微电网中，负荷侧主动参与系统功率调节，理论上可以显著减小储能装置的容量配置，及其在充放电过程中的寿命老化折损，节省运维成本，成为提高系统运行经济性的可行方案之一。目前针对负荷需求侧管理主要集中在通过改变温控负荷功率，使其与传统电源配合，维持系统功率动态平衡，并未考虑负荷调节后的收益折损。此外，储能充放电方式改变后的运行成本问题在现有研究中也很少涉及。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种虚拟超级电容器的运维经济优化控制方法，所述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。

可选的，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

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)可表示为

基于能量角度定义虚拟储能设备的荷电状态SOC_vir为

可选的，所述系统运维经济评价模型的表达式为：

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。

可选的，通过下述公式计算蓄电池t时段蓄电池寿命损耗：