[发明专利]一种含风光水多源互补微网混合储能容量最佳配比方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含风光水多源互补微网混合储能容量最佳配比方法，属微网混合储能技术领域。

背景技术

与煤炭和石油等传统化石能源相比，风能、太阳能以及水能等能源具有污染少、储量大、可再生等特点，加大这些清洁能源的开发力度，实现其大规模的利用，对于缓解当今世界严重的环境污染和资源枯竭问题具有重要的意义，已成为当前电力行业的一个工作重点。

然而，风能、太阳能和水能等可再生清洁能源均具有波动性的特点，其中风能和太阳能的短期波动较大，而水能的短期波动较小，季节性波动较大。这种波动的差异性，使得风力发电、光伏发电以及水力发电之间具有一定的互补性，但由风、光、水构成的多源互补微网输出功率仍不平稳，给大电网的安全稳定运行带来了新的挑战。配置储能装置是平抑含风光水多源互补微网输出功率波动的一种有效措施。蓄电池具有能量密度高、功率密度低，充放电速度慢的特点，而超级电容器具备功率密度高、充放电速度快的特点。构建含蓄电池和超级电容器的混合储能系统，充分发挥两种储能装置的各自优势，不仅可以降低储能系统的成本，而且可以实现含风光水多源互补微网与大电网的友好互动。

发明内容

本发明的目的是，针对可再生清洁能源风、光、水构成的多源互补微网输出功率波动的问题，提出一种含风光水多源互补微网混合储能容量最佳配比方法。

本发明的技术方案是，根据当地风、光、水等自然资源的分布情况，模拟风力发电、光伏发电、以及水力发电的年输出功率曲线；结合微网的年负荷曲线，建立以系统成本和功率波动最小的优化目标函数，同时确定功率平衡约束、最大瞬时功率约束、供电可靠性约束、超级电容充放电电流及电压约束、蓄电池SOC约束等约束条件，采用含模糊决策的多目标规划GA-PSO算法对目标函数进行优化求解，得到最优的混合储能容量配比。

所述方法的步骤如下：

(1)获取当地风、光、水等自然资源的分布情况，模拟风力发电、光伏发电、以及水力发电的年输出功率曲线；

(2)获取微网的年负荷曲线；

(3)以系统成本和功率波动最小为目标函数，以蓄电池容量和超级电容容量为优化变量，同时确定功率平衡约束、最大瞬时功率约束、供电可靠性约束、超级电容充放电电流及电压约束、蓄电池SOC约束等约束条件，建立含风、光、水的互补微网混合储能优化配置模型；

(4)采用含模糊决策的多目标规划GA-PSO算法对目标函数进行优化求解；

(5)统计不同目标函数非负权重系数下各种蓄电池容量与超级电容容量配比，找到最佳配比。

所述目标函数包括：

(1)成本目标函数

对混合储能系统的生命周期费用进行分析，建立了包含购置、运行、维护以及处理费用在内的成本目标函数：

minF₁＝C_b+C_o+C_m+C_d

其中，C_b为购置费用；C_o为运行费用；C_m为维护费用；C_d为处理费用；

(2)功率波动目标函数

取混合储能参与平滑功率波动的时间段为[T₁,T₂]，建立功率波动目标函数：

P_DG,i＝P_dg,i+P_bat,i+P_uc,i

其中，i表示某一段时间；P_bat,i、P_uc,i分别表示该段时间内蓄电池和超级电容的输出功率；P_dg,i、P_DG,i分别表示经过混合储能装置平滑功率波动前后的系统实际发电功率；表示该段时间内风机的输出功率；表示水电集群在该段时间内的总输出功率，n为水电站个数；

利用目标加权法，定义个体的适应度函数为各目标函数的加权和：minF＝ω₁F₁+ω₂F₂，其中ω₁，ω₂是目标函数的非负权重系数，且满足ω₁+ω₂＝1。

所述含风、光、水的互补微网混合储能优化配置模型包括：

(1)风力发电单元