[发明专利]基于量子粒子群的氢混合储能容量配置系统、方法及应用

说明书

基于量子粒子群的氢混合储能容量配置系统、方法及其应用，包括如下步骤：获取风电场的输出功率以及地区负荷需求功率的历史数据，并对数据进行预处理；建立氢混合储能系统充放电数学模型；建立氢混合储能系统容量优化配置模型；使用基于量子粒子群算法的储能容量优化配置方法求得最优混合储能容量配置结果，并与基于标准粒子群算法的容量配置方法作比较；采用了氢储能加超级电容的混合储能系统，能够发挥氢能能量密度大、绿色环保以及超级电容功率密度大、充放电效率高的优点，随着新能源的大规模并网，系统调峰周期变长，氢储能拥有更大优势，采用量子粒子群的配置方法，具有收敛速度更快、不易陷于局部最优等优点。

技术领域

本发明涉及一种配置系统、方法及其应用，尤其是涉及一种基于量子粒子群 的氢混合储能容量配置系统、方法及其应用。

背景技术

近年来，环境问题日益严峻，清洁的可再生能源在能源结构中的占比越来越 大，风能不仅资源丰富，而且开发技术相对成熟，是可再生能源的重要组成部分。 然而风电天然具有随机性、不确定性，电力系统容量有限，大规模风电机组并网 势必会对电力系统的安全稳定带来不利的影响。同时，风电机组以最大功率跟踪 模式工作，基本不具有惯性响应能力，大量风电并网使电网整体等效惯量减小， 在不确定的能源供给与变化的负荷之间保持动态平衡，对电网安全稳定运行带来 了严峻的挑战。储能系统作为平抑风电场输出有功功率波动的有效方式之一，能 够有效平滑风电功率，改善供电质量，使风电场输出有功功率满足电力系统的要 求。为了达到优秀的平抑效果、降低储能系统的配置成本，储能系统容量配置方 法多种多样。

在发明《一种多弃风区域风储容量配置方法》中，公布了一种基于多目标优 化技术的多弃风区域风储容量配置方法(申请号：CN202010017989.2公开号： CN111181197B)，采用了蓄电池作为储能系统，解决了多弃风区域风电场预期考 核以及弃风的问题。在发明《一种基于改进优化算法的光储容量优化配置方法》 (申请号：CN202110478406.0公开号：CN113098008A)中，公布一种基于改进 优化算法的光储容量优化配置方法，采用了蓄电池和飞轮作为储能系统，以储能 经济成本最小和平抑指标最优加权项作为目标优化函数，为光伏电站的混合储能 容量最优配置问题提供了一种方案。在发明《一种带有多目标优化的风储系统磷 酸铁锂电池组储能容量配置设计方法》(申请号：CN202011637357.2公开号：CN112736953A)中，公布一种针对磷酸铁锂电池的容量配置设计方法，将改进差 分进化算法和帕累托评价相集成，对储能容量进行优化，达到满足约束的情况下， 兼顾成本最小的设计原则。

目前关于风电场的储能系统容量优化配置方法中，储能系统广泛选用电化学 储能方式、超级电容、飞轮储能等方式，且创新的容量配置方法、优化目标函数、 控制策略等各不相同，通过对储能系统容量进行配置，达到最低的建设成本或者 平抑效果。目前储能系统广泛选择的电化学储能方式，面临安全性问题、退役电 池的后续处理难等问题，本发明采用氢储能加超级电容作为配置的储能系统，氢 能是一种无污染、效率高的二次能源，近日国家能源局出台《关于加快推动新型 储能发展的指导意见》中，氢能被明确纳入“新型储能”，可再生能源规模化制 氢开始起步。采用氢混合储能系统，具有能量密度高、绿色清洁、提高风电利用 率等优点，采用量子粒子群的配置方法对比于粒子群算法，具有收敛速度更快、 不易陷于局部最优等优点。氢储能的方式成本较高，需电解槽、压缩机、储氢设备、氢氧燃料电池联合使用，才能实现电能-氢能-电能的转换。

此外，现有技术如中国专利申请，申请号：CN2019109145583，公开号：CN110556868A，公开一种考虑电压稳定性的风电接入系统储能充放电控制方法， 包括如下步骤：步骤S1：利用风电预测值确定典型风电出力场景；步骤S2：以 风电接入系统整体电压稳定指标最小为目标函数，并确定约束条件，以此建立储 能充放电控制模型；步骤S3：利用量子粒子群求解储能充放电控制模型，从而获 得各个时间段储能装置充放电方案。然而，该现有技术目的为改善系统电压稳定 性，获取得到详细的充放电方案。本发明只考虑简单的能量充放电过程，未选择 复杂的充放电策略。