[发明专利]一种考虑成本约束及平抑功率波动的混合储能配置的方法

说明书

本发明公开了一种考虑成本约束及平抑功率波动的混合储能配置的方法，包括步骤：1)建立混合储能系统中的储能元件数学模型；2)根据步骤1)建立储能系统的高低功率分配模型；3)根据步骤2)建立一种多目标鲸鱼算法；4)对步骤3)中鲸鱼算法的线性控制因子进行改进，建立一种基于非线性控制因子的改进多目标鲸鱼算法；5)在步骤4)的基础上建立改进多目标鲸鱼算法的约束条件；6)建立包含容量成本和功率抑制的混合储能容量优化模型；7)在步骤5)根据优化目标函数对混合储能容量优化模型进行求解。本发明提出了基于非线性控制因子的改进多目标鲸鱼算法来进行混合储能系统优化配置的求解。

技术领域

本发明属于混合储能优化技术领域，具体涉及一种考虑成本约束及平抑功率波动的混合储能配置的方法。

背景技术

由于储能系统可以抑制一部分由可再生能源，如风能、太阳能等间歇性能源产生的和负荷需求实时变化所导致的功率波动。因此，储能容量配置越大，对功率波动的应对范围就越广，对提高电力系统的稳定性和供电可靠性的效果就越好。而考虑到实际和经济性，储能容量的最佳选择是一个不容忽视的问题。对于混合储能系统而言，除了考虑系统总容量，还应考虑到不同储能设备的容量占比，因此混合储能系统如何进行合理配置将比传统的单储能系统容量确定方案更加复杂。

对混合储能优化配置的研究主要集中在控制策略上或就某一单目标进行容量优化，较少考虑针对混合储能的多目标优化配置及其求解算法。若考虑混合储能在微电网电压频率稳定控制、电能质量治理、可再生能源功率波动平抑等多方面的典型作用，且考虑成本最低的情况下，微电网内的混合储能容量和功率优化配置将是一个多目标优化问题。混合储能与多种微电源和负载相互影响，其优化目标函数较多，受拓扑和储能自身条件的约束也多，且各优化指标之间可能存在冲突，建模较困难。目前已有的多目标优化技术往往把多目标优化问题转化为单目标优化问题，利用已成熟的单目标优化问题的求解方法求解，而且只给出优化结果，缺乏定量分析和评价体系，其配置的合理性欲待商榷，难以指导工程实践。因此，在混合储能优化配置的多目标建模和多目标优化算法方面，还有许多基础性问题有待深入。

发明内容

本发明基于改进鲸鱼算法研究了混合储能系统的优化配置。本发明从混合储能成本大小，风力发电波动平抑等多个角度出发，建立混合储能系统容量和功率配置优化指标。同时，考虑系统运行约束，储能设备特性约束，风力发电功率约束等，以混合储能设备投资及运行成本最小化和平抑间歇式分布式发电输出功率波动效果最大化为目标，构建混合储能系统优化配置数学模型。并利用改进的鲸鱼算法进行求解，以期达到混合储能系统配置成本和风电功率波动平滑效果的最佳平衡。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种考虑成本约束及平抑功率波动的混合储能配置的方法，包括以下步骤：

1)建立混合储能系统中的储能元件数学模型；

2)根据步骤1)建立储能系统的高低功率分配模型；

3)根据步骤2)建立一种多目标鲸鱼算法；

4)对步骤3)中鲸鱼算法的线性控制因子进行改进，建立一种基于非线性控制因子的改进多目标鲸鱼算法；

5)在步骤4)的基础上建立改进多目标鲸鱼算法的约束条件；

6)建立包含容量成本和功率抑制的混合储能容量优化模型；

7)在步骤5)根据优化目标函数对混合储能容量优化模型进行求解。

本发明进一步的改进在于，步骤1)建立的储能系统中储能原件的数学模型为：储能元件包括蓄电池和超级电容器，蓄电池荷电状态模型为：

其中，SOC(t)表示蓄电池当前荷电状态，SOC₀表示蓄电池初始荷电状态，Q_bat表示电池额定容量，Ib表示蓄电池流经的电流值，dt表示时间积分微量；