本發(fā)明涉及儲(chǔ)能組合容量配置方法，尤其涉及一種基于概率統(tǒng)計(jì)的組合儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法。

背景技術(shù)：

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)充放電平滑負(fù)荷的波動(dòng)，這使其廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)電、配電和用電。在發(fā)電側(cè)，傳統(tǒng)能源的匱乏促使新能源快速發(fā)展，而以風(fēng)能、太陽(yáng)能為基礎(chǔ)的新能源發(fā)電具有波動(dòng)性和間歇性，其大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，儲(chǔ)能的應(yīng)用很大程度上解決了這個(gè)問(wèn)題。在用電側(cè)，電網(wǎng)中負(fù)荷高峰的增加使輸配電設(shè)備投資增大，從而使電力系統(tǒng)的設(shè)備利用率降低，大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的投入是傳統(tǒng)電網(wǎng)升級(jí)改造的有效途徑。但由于現(xiàn)今儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本較高，過(guò)大的儲(chǔ)能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)投資成本過(guò)高，過(guò)小的儲(chǔ)能則不能保證平抑效果，因此，儲(chǔ)能容量的合理配置尤為重要。

現(xiàn)有儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置的研究中，多數(shù)以儲(chǔ)能的總?cè)萘繛閮?yōu)化變量?？稍趯?shí)際工程中，儲(chǔ)能設(shè)備都有容量限制，儲(chǔ)能系統(tǒng)一般是由多個(gè)儲(chǔ)能模塊組合而成的，選擇不同的容量組合，其系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性是不同的，因此，如何通過(guò)不同儲(chǔ)能模塊合理的組合達(dá)到系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、高效地利用值得討論，而目前在這方面的研究存在空缺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決因儲(chǔ)能設(shè)備容量限制而使儲(chǔ)能組合使用的容量?jī)?yōu)化問(wèn)題,本發(fā)明提供一種組合儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化方法，該方法不僅能計(jì)算組合儲(chǔ)能的容量和功率，而且能使系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。

一種基于經(jīng)濟(jì)性分析的組合儲(chǔ)能容量配置方法，所述方法包括以下步驟。

1)根據(jù)負(fù)荷需求得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的最小額定總?cè)萘亢涂偣β剩?/p>

從t0時(shí)刻開(kāi)始的t時(shí)間段內(nèi)，對(duì)于儲(chǔ)能負(fù)荷pl，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的最大放電能量ed和需要儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收的最大充電能量ec為：

進(jìn)而，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)額定總?cè)萘繛椋?/p>

式中，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電效率，為變流器的效率，smax和smin分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)上、下限；

同理，儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率需要滿足儲(chǔ)能負(fù)荷的最大功率缺額pc和最大過(guò)剩功率pd，因此額定總功率pr為：

。

2)尋找充放電切換位置：對(duì)于儲(chǔ)能負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，從t0時(shí)刻開(kāi)始t時(shí)段內(nèi)，記錄充電向放電切換的時(shí)間tcs和放電向充電切換的時(shí)間tds，共記錄i個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

3)根據(jù)切換位置，計(jì)算不同切換時(shí)間段的充電需求qc和放電需求qd，計(jì)算公式如下：

。

4)將儲(chǔ)能總?cè)萘?i>er平均分成n份，每一份的容量為，構(gòu)建n個(gè)容量區(qū)間ri：。

5)計(jì)算各充放電需求所在的容量區(qū)間，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間內(nèi)充放電需求的個(gè)數(shù)，根據(jù)個(gè)數(shù)對(duì)各容量區(qū)間ri進(jìn)行排序，得到充放電需求個(gè)數(shù)從大到小的容量區(qū)間序列。

6)以容量區(qū)間中的最大值作為組合儲(chǔ)能的最小充放電能量e，為使儲(chǔ)能處于較好的充放電狀態(tài)，設(shè)置運(yùn)行充放電深度dr為0.7，則組合電池的參考額定容量er為：er=e/dr；則由容量區(qū)間序列s得到參考額定容量序列。

7)設(shè)置閾值k，判斷是否可由組合而成，若可以，則將組合把原額定容量eri代替，得到組合儲(chǔ)能容量e^’。

8)計(jì)算各組合儲(chǔ)能的數(shù)量：根據(jù)參考額定容量er相近負(fù)荷出現(xiàn)的概率分配電池的數(shù)量，概率越大的數(shù)量越大，所有儲(chǔ)能總?cè)萘康扔趦?chǔ)能系統(tǒng)最小額定總?cè)萘?i>er。

9)構(gòu)建參考功率向量，統(tǒng)計(jì)在時(shí)間周期為的歷史數(shù)據(jù)中pri持續(xù)的時(shí)間tri，則其出現(xiàn)概率為：。

10)對(duì)于最多組合儲(chǔ)能容量e^’中的元素eci，統(tǒng)計(jì)在歷史數(shù)據(jù)中所對(duì)應(yīng)的最大功率值pci^’。

11)設(shè)置信水平為，要求額定功率在置信水平下滿足負(fù)荷功率的需求，根據(jù)pci^’對(duì)應(yīng)的對(duì)進(jìn)行調(diào)整，越大越大，確定eci所對(duì)應(yīng)的額定功率pci。

本發(fā)明的有益效果是，可以得到經(jīng)濟(jì)性高的組合儲(chǔ)能配置方式，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能組合高效配置，且優(yōu)化策略簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是基于概率統(tǒng)計(jì)的儲(chǔ)能組合容量和功率決定方法框圖。

圖2是負(fù)荷功率圖。

圖3是電池組合結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

1)根據(jù)負(fù)荷需求得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的最小額定總?cè)萘亢涂偣β剩?/p>

從t0時(shí)刻開(kāi)始的t時(shí)間段內(nèi)，對(duì)于儲(chǔ)能負(fù)荷pl，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的最大放電能量ed和需要儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收的最大充電能量ec為：

進(jìn)而，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)額定總?cè)萘繛椋?/p>

式中，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電效率，為變流器的效率，smax和smin分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)上、下限；

同理，儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率需要滿足儲(chǔ)能負(fù)荷的最大功率缺額pc和最大過(guò)剩功率pd，因此額定總功率pr為：

。

2)尋找充放電切換位置：對(duì)于儲(chǔ)能負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，從t0時(shí)刻開(kāi)始t時(shí)段內(nèi)，記錄充電向放電切換的時(shí)間tcs和放電向充電切換的時(shí)間tds，共記錄i個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

3)根據(jù)切換位置，計(jì)算不同切換時(shí)間段的充電需求qc和放電需求qd，計(jì)算公式如下：

。

4)將儲(chǔ)能總?cè)萘?i>er平均分成n份，每一份的容量為，構(gòu)建n個(gè)容量區(qū)間ri：。

5)計(jì)算各充放電需求所在的容量區(qū)間，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間內(nèi)充放電需求的個(gè)數(shù)，根據(jù)個(gè)數(shù)對(duì)各容量區(qū)間ri進(jìn)行排序，得到充放電需求個(gè)數(shù)從大到小的容量區(qū)間序列。

6)以容量區(qū)間中的最大值作為組合儲(chǔ)能的最小充放電能量e，為使儲(chǔ)能處于較好的充放電狀態(tài)，設(shè)置運(yùn)行充放電深度dr為0.7，則組合電池的參考額定容量er為：er=e/dr。則由容量區(qū)間序列s得到參考額定容量序列。

7)設(shè)置閾值k，判斷是否可由組合而成，若可以，則將組合把原額定容量eri代替，得到組合儲(chǔ)能容量e^’。

8)計(jì)算各組合儲(chǔ)能的數(shù)量：根據(jù)參考額定容量er相近負(fù)荷出現(xiàn)的概率分配電池的數(shù)量，概率越大的數(shù)量越大，所有儲(chǔ)能總?cè)萘康扔趦?chǔ)能系統(tǒng)最小額定總?cè)萘?i>er。

9)構(gòu)建參考功率向量，統(tǒng)計(jì)在時(shí)間周期為的歷史數(shù)據(jù)中pri持續(xù)的時(shí)間tri，則其出現(xiàn)概率為：。

10)對(duì)于最多組合儲(chǔ)能容量e^’中的元素eci，統(tǒng)計(jì)在歷史數(shù)據(jù)中所對(duì)應(yīng)的最大功率值pci^’。

11)設(shè)置信水平為，要求額定功率在置信水平下滿足負(fù)荷功率的需求，根據(jù)pci^’對(duì)應(yīng)的對(duì)進(jìn)行調(diào)整，越大越大，確定eci所對(duì)應(yīng)的額定功率pci。

儲(chǔ)能組合容量和容量決定算法框圖如圖1所示。

以某地區(qū)實(shí)際一年的負(fù)荷數(shù)據(jù)為例，假設(shè)在儲(chǔ)能的運(yùn)行年限內(nèi)，負(fù)荷變化情況與該年一致。

根據(jù)所提出方法，仿真得到的電池組合方式共有1024種，在這1024種中根據(jù)經(jīng)濟(jì)性選出最優(yōu)的組合方式。優(yōu)化結(jié)果如圖3所示，圖中分別為電池組合的容量、功率和每種電池的數(shù)量。