[发明专利]储能系统中多个混合储能装置间的互补优化控制方法

摘要

本发明实施例涉及一种储能系统中多个混合储能装置间的互补优化控制方法,所述多个储能装置为不同类型的储能装置，所述互补优化控制方法包括对所述多个储能装置建立动、稳态数学模型；基于所述数学模型建立容量优化目标函数，并对所述多个储能装置的荷电状态进行在线监测，得到系统负荷缺电率；根据所述系统负荷缺电率建立容量优化目标函数的优化约束条件，从而对各储能装置的容量进行优化配置；对所述储能系统的负荷功率基于不同频率分量进行分离，将分离后的不同频率分量对应的负荷功率分别分配给多个储能装置承担，从而对储能装置的功率流进行优化配置。

主权项

一种储能系统中多个储能装置间的互补优化控制方法，其特征在于，所述多个储能装置为不同类型的储能装置，所述互补优化控制方法包括：对所述多个储能装置建立动、稳态数学模型；所述动、稳态数学模型包括能量型蓄电池组的数学模型和功率型超级电容器组的数学模型；其中，所述能量型蓄电池组的数学模型包括：用以表征电池剩余容量的单体能量型蓄电池的荷电状态(State of Charge，SOC)以及能量型蓄电池组的总能量Eban；其中，SOC0为初始的SOC值；Cba为单体能量型蓄电池的标称额定容量(Ah)；I为能量型蓄电池的充放电电流，在放电时为正值，在充电时为负值；t0和t分别为起、止时间；E(SOC)为SOC对应的能量型蓄电池电动势；Eban＝nCbaUba/103；其中，Cba为单体能量型蓄电池的标称额定容量(Ah)，Uba为额定电压(V)，n为级联成能量型蓄电池组的单体能量型蓄电池个数；能量型蓄电池组的最小剩余能量：Ebamin＝nCbaUba(1‑DOD)/103；其中，DOD为最大放电深度；能量型蓄电池组的额定输出功率：Pban＝nCbaUba/107；所述功率型超级电容器组的数学模型包括：超级电容器组的存储总能量Euc以及超级电容器组的最大输出功率Pucmax；其中，Cuc为单体超级电容器的标称电容值(F)，Uuc为额定电压(V)，Uucmax为最大额定电压，m为级联成超级电容器组的单体超级电容器个数；Pucmax＝mUucmaxIucmax/103；Iucmax为单体超级电容器的最大充放电电流；基于所述数学模型建立容量优化目标函数，并对所述多个储能装置的荷电状态进行在线监测，得到系统负荷缺电率；其中，所述容量优化目标函数为：C＝Civ+Com+Cdc；C为储能装置的总成本；Civ为储能装置的购置成本；Com为储能装置的运行维护成本；Cdc为储能装置的处置成本；所述系统负荷缺电率具体为：LPSP为系统负荷缺电率；LPS为系统运行工作过程中的负荷缺电量；t为单位时间间隔；T为总的计算次数；E1(t)为负荷总需求量；根据所述系统负荷缺电率建立容量优化目标函数的优化约束条件，从而对各储能装置的容量进行优化配置；对所述储能系统的负荷功率基于系统不平衡功率Δp不同频率分量进行分离，将分离后的不同频率分量对应的负荷功率分别分配给多个储能装置承担，从而对储能装置的功率流进行优化配置；其中，所述基于系统不平衡功率Δp不同频率分量进行分离具体包括：将系统不平衡功率Δp中的频繁波动的功率分量部分分配给所述超级电容器组，将所述系统不平衡功率Δp中的基本功率配给所述能量型蓄电池组；其中，Δp＝Ppvηpv‑(Pload+Pgrid)；Δp为能量型蓄电池组和超级电容器储能装置承担的系统瞬时不平衡功率；Ppv为光伏电源输出的功率，Pload为负荷吸收的功率；Pgrid为电网吸收或释放的功率；ηpv为光伏变换器的转换效率；所述对储能装置的功率流进行优化配置具体为：根据超级电容器组的端电压对滑动窗口宽度和功率补偿系数的设置进行优化；其中，当超级电容器组的端电压低于设定值uSCL时，确定所述超级电容器组储能量偏低；此时，当能量型蓄电池储能量大于设定值而处于放电状态时，设置窗口宽度为T‑ΔT，功率补偿系数为kB+ΔkB，并随着放电深度的加深，增大ΔkB；当能量型蓄电池处于充电状态时，设置窗口宽度为T+ΔT，功率补偿系数为kB‑ΔkB，并随着充电深度的加深，减小ΔkB；当超级电容器端电压高于设定值uSCH时，确定所述超级电容器储能量偏高；此时，当能量型蓄电池储能量大于设定值而处于放电状态时，设置窗口宽度为T+ΔT，功率补偿系数为kB‑ΔkB，并随着放电深度的加深，减小ΔkB；当能量型蓄电池处于充电状态时，设置窗口宽度为T‑ΔT，功率补偿系数为kB+ΔkB，并随着充电深度的加深，增大ΔkB；其中，T为滑动窗口宽度、kB为功率补偿系数、ΔT为滑动窗口宽度的增量、ΔkB为功率补偿系数的增量，ΔkB是能量型蓄电池荷电状态SOCba(t)的函数。