[发明专利]微电网储能系统容量优化配置方法

说明书

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种微电网储能系统容量优化配置方法。

背景技术

微电网受限于其容量和规模，易受其内部分布式电源和负载波动的影响，这种情况在微电网孤岛运行是尤为明显，因此微电网存在着输出功率波动性大、控制困难等问题，储能系统(energy storage system，ESS)作为微电网组成的重要环节，可以为这些技术问题提供解决方案。ESS能有效克服微电网内分布式发电单元和负荷的功率波动，随着分布式发电和微电网技术的不断发展，ESS因其自身特性必然会拥有良好而广阔的前景。如今单一储能很难实现微电网电能质量改善、稳定控制等多重功能，这就需要将能量型和功率型储能装置通过相互耦合的方式进行互联，以克服单一储能难以满足微电网内多种需求的问题。

储能作为微电网的重要组成部分，要实现微电网的稳定控制，平衡间歇性、波动性电源输出等多种功能，储能必须从能量和功率两个方面满足微电网的要求，即不仅要具备足够大的功率来满足短时间过大功率，还要从时间尺度上对长时间的能量进行支撑，整体上来讲，某种或者单一的储能形式不能满足上述两种要求，这就要求研究者从耦合的角度讲能量型和功率型储能装置组合成满足实际要求的组合储能装置，并且能满足安全稳定可靠运行的要求。

微电网内部的储能系统优化配置技术研究尚处于理论上的起步阶段，相关控制策略则是之前研究的焦点。

微电网内乃至其它系统内部的储能装置功率的合理分配都是以往研究的难点，现有方法多着眼于从功率角度对储能系统进行配置，并且只是考虑微电网的某一个特定方面，一次只从一种角度考虑配置储能，难以发挥出储能的最优效能。

如果对微电网内储能的电压频率稳定控制、可再生能源波动平抑、成本最低等各种情况进行考虑，储能容量优化问题可以考虑为一个多目标求最优的问题。微电网内储能容量优化现阶段较多的是从功率角度对储能装置的容量进行配置，采用的优化算法往往只给出优化结果而缺少寻找全局最优的能力。而且多种微电源、负载和储能交互融合于微电网中，各种新能源电源输出具有一定波动性，组件状态变动大，给储能容量优化配置带来了额外的问题。

目前用于微电网研究的多目标优化算法，大多都无法从量化的角度给出评价，故其合理性以及对实践工程的指导意见有待商榷，因此在微电网储能配置多目标优化算法方面，还有许多基础性问题有待深入研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种微电网储能系统容量优化配置方法，可以有效的匹配可再生能源和负荷的平衡匹配系数，有效的实现微电网储能系统定量配置。本方法通过以下方式实现：

1)建立Parato最优解集的多目标粒子群优化算法，其中，惯性权重因子

ω＝(ω_s-ω_e)·(k_max-k)/k_max+ω_e (1)

式中：ω_s、ω_e分别是预定义的初始惯性权重值和终止惯性权重值；k、K_max分别是当前的迭代次数和最大迭代次数；加速因子c₁和c₂取固定因子2；

2)选取微电网储能系统多目标优化配置目标函数，微电网中复合储能的配置，应在满足微电网基本运行配置的情况下，使其费用最小i；根据此条件可以建立复合储能成本目标函数f₁：

f₁＝C_ucP_uc+C_batP_bat (5)

式中：P_uc与P_bat分别为超级电容和蓄电池的额定功率；C_uc与C_bat分别是超级电容与蓄电池单位功率的成本。

建立以调节后可再生能源功率变化差值的平方和为最小的目标函数f₂如下：

式中：P_uc,i与P_bat,i分别表示超级电容和蓄电池的输出功率；P_dg,i为未经储能补偿的可再生能源实际发电功率，是微电网中各分布式发电单元的发电量之和；P_DG,i为经复合储能补偿后的可再生能源输出功率值。

3)建立约束条件，其中，微电网中储能系统容量配置应考虑功率平衡约束、储能电池荷电状态SOC、储能最大功率限制等方面的以下约束条件：