[发明专利]一种储能缓存器容量的确定方法

摘要

本申请提出了一种储能缓存器容量的确定方法，该方法着重对直流电力分组传输系统中的储能缓存器容量进行了分析。利用一阶电路三要素法推导出电容容量表达式，将其应用到电力分组系统中，得出缓存器容量范围，建立了缓存器和负载之间的关系。基于其关系，从时分复用的角度分析了系统可容纳负载数量问题。通过减小电力包的有效载荷持续时间等来满足更多负载的需求。这一研究在一定程度上既减少了投资成本，又使电力资源得到了有效利用。

主权项

1.一种储能缓存器容量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：第一步，将电力分组传输系统模型等效为一阶电路图，利用一阶电路三要素法，对电容值进行分析。第二步，在电容充、放电时刻，根据三要素，得到初始值，稳态值，时间常数，并推导出电容电压的表达式，分析电容，电阻，电压三者的关系。第三步，从电容充电角度分析，推导出缓冲器电容容量的取值范围。第四步，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，得到一个周期内时间的表达式，考虑到负载的有效载荷持续时间和负载的等待时间，进一步推导出负载个数n的取值范围，求出n值的最大整数解。其中，缓存器容量分析具体为：为便于电容值的分析，将电力分组传输系统模型等效为简单的一阶电路图，实际用电器中既有容性负载，又有感性负载，在此，本文将考虑理想电阻以降低分析复杂性，并且考虑到电容特性，分析电路时将涉及微分方程。对于此电路图，本文采用三要素法进行分析。一阶电路三要素包括初始值f(0₊)、稳态值f(∞)和时间常数τ，三要素法通式为：其中，在电容充电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：根据电力分组调度系统的原理，在电力包未到达路由器之前，电路中的开关处于断开状态，此时可以得到电容电压的初始值。当电力包到达路由器时，路由器会根据包上的标签信息选择开关，开关闭合之后，电路处于稳定状态，可得到当前稳态值。时间常数τ＝R₀C，其中R₀表示换路后从电容C看进去的戴维南等效电阻。充电时刻的三要素为：初始值：U_c(0₊)＝U_c(0_‑)＝0稳态值：时间常数：式中：U_c表示电容电压，V表示源电压,C为电容电压，R表示传输线上的电阻，R_L表示负载电阻。将上述各参数代入三要素法的通式中，化简得：式中：t₁为电容充电时间。其中，在电容放电时刻，分析电容、电压、电阻三者之间的关系具体为：电容放电时的分析方法与充电时类似，路由器转发电力包过程中，开关处于闭合状态。当读取到电力包的尾部信息时，表示该电力包传输结束，开关断开。放电时刻的三要素为：初始值：稳态值：U_c(∞)＝0时间常数：τ＝R_LC将上述各参数代入三要素法的通式中，得：式中：t₂为电容放电时间。为了简化分析，我们将式子化简为将式子化简为其中，在电容充电角度进行分析，确定电容范围具体为：从电容充电角度分析，令r＝V_c/V，其中，r表示可容许电压降，V_c表示此时的电容电压，V表示电压峰值。t_on代替t₁，t_on为电容充电时间。代入公式经简单变换，得到：对于电容来说，时间常数越小，充放电速度越快。一般情况下R＜R_L，所以电容放电时间比充电时间长，即t_on≤t_off(t_off为电容放电时间)，则由可推导出：因为R＜R_L，则缓冲器的电容容量可表示为：其中，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，考虑到负载有效载荷持续时间和负载等待时间的限制，进一步推导出负载个数n的取值范围，具体为：为减少投资成本，与负载并联的电容值不能过大。同时也要考虑到满足n个负载在同一根电力线上的传输，容值不能太小，防止给n个负载传输电力的过程中会有用户发生电力中断。因此，为实现n个负载传输，利用时分复用的思想，一个周期的时间T要满足：式中：表示传输给第i个负载的电力包的有效载荷持续时间。为了不使传输过程中电力包发生重合，第i+1个负载到第n个负载的有效载荷持续时间和必须小于第i个负载的等待时间，即要满足：…将上述各式彼此进行相加，得：假设有一固定电容值，为了使该电容值满足n个负载使用，也就是说在与n个用户并联的电容容值相同的情况下，负载可以正常工作。则每个负载的等待时间必须满足：…依次相加，得：综合以上式子，可以得到以下关系式：对上式进一步变换，得：所以n值即为最大整数解。