一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能系统控制方法，该方法的步骤包括：基于可再生能源的调度模式，对储能系统的模型进行分析和构建；基于步骤S1的分析结果和低通滤波平滑控制原理构建复合储能系统控制策略，对复合储能平抑不平衡功率进行控制S2；以及，构建基于全寿命周期成本的复合储能系统年均成本模型和基于调度计划的可再生能源与复合储能系统联合输出功率的相关系数模型，以储能运行经济性和可再生能源发电可调度性为优化目标，得到复合储能系统的最优运行控制参数S3。本方案综合分析可再生能源调度模型，建立了一种复合储能系统控制策略，通过该策略提升可再生能源发电可调度性和降低储能系统全寿命周期成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储能控制领域，特别是涉及一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能系统控制方法。
技术介绍
可再生能源发电的随机性和波动性给配电网带来了大量的负面影响，是影响可再生能源大规模并网的主要因素之一，而储能具有可以灵活充放电、输出功率可控的特点，可将电能转化并存储为其他形式的能量，利用储能技术可以有效解决可再生能源并网问题，提升可再生能源发电的可调度性。通过配置储能装置，可再生能源发电输送到电网的电能由实际可再生能源发电功率变为可再生能源与储能装置的联合输出功率。调节储能的输出功率，可以改变可再生能源发电输送到电网的电能，利用储能平滑系统输出功率，以此来提高并网可再生能源系统的可调度性。由于新能源规模化接入电网、电力削峰填谷、参与调压调频、发展微电网等方面的需要，储能在未来电力系统中将是不可或缺的角色。随着储能技术的不断发展，利用储能解决可再生能源并网问题、提升可再生能源的可调度性已成为可能，且具有非常重要的意义。因此，需要提供一种提升可再生能源发电可调度性的储能控制策略，通过配置储能来提升电网对可再生能源发电的调度能力和提高电网对可再生能源的接纳能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提升可再生能源发电可调度性的储能系统控制方法，以提高可再生能源发电的可调度性，为储能控制提供分析基础和计算依据。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能控制方法，该方法的步骤包括：S1、基于可再生能源的调度模式，对储能系统的模型进行分析和构建；S2、基于步骤S1的分析结果和低通滤波平滑控制原理构建储能系统控制策略，采用复合储能系统平抑不平衡功率进行控制；S3、构建基于全寿命周期成本的复合储能系统年均成本模型和基于调度计划的可再生能源与复合储能系统联合输出功率的相关系数模型，以储能运行经济性和可再生能源发电可调度性为优化目标，得到复合储能系统的最优运行控制参数。优选地，所述步骤S1包括：S11、设t时刻储能系统需平抑不平衡功率Pun(t)，Pun(t)分别由组成复合储能系统的蓄电池和超级电容器承担，即：Pun(t)＝Pess(t)＝Pbess(t)+Pcap(t)其中，Pess(t)为t时刻复合储能系统的充放电功率；Pbess(t)为t时刻蓄电池的充放电功率；Pcap(t)为t时刻超级电容器的充放电功率；S12、分别分析两种储能介质的充放电过程：充电过程：放电过程：其中，Pbess.maxc和Pcap.maxc分别为由蓄电池和超级电容器的自身特性决定的最大充电效率值；Pbess.maxd和Pcap.maxd分别为由蓄电池和超级电容器的自身特性决定的最大放电效率值；Ebess.max和Ecap.max分别为蓄电池和超级电容器的容量约束上限；Ebess.min和Ecap.min分别为蓄电池和超级电容器的容量约束下限。优选地，所述步骤S2包括：S21、第一状态，即初始状态：此时t小于蓄电池补偿周期Tb，由超级电容器来承担相应的充放电任务，蓄电池储能则处于不工作状态；S22、第二状态，即基于低通滤波平均滑动控制原理来制定出两种储能介质的充放电功率：此时t大于等于蓄电池补偿周期Tb，且满足：或其中，Scap(t)、Scap.0分别为超级电容器在t时刻的荷电状态和初始状态值；S23、第三状态，即超级电容器强制性的完成充放电任务：此时t大于等于蓄电池补偿周期Tb，且满足：优选地，所述初始状态的选取步骤包括：假设一蓄电池能量初始值Ebess.x；根据蓄电池每天的充放电能量，确定蓄电池实际的初始能量：根据蓄电池实际的初始能量，确定蓄电池初始荷电状态：假设二超级电容器的能量初始值Ecap，x；根据超级电容器能够满足每天的充放电电能的实际初始能量，确定超级电容器实际的初始荷电状态：优选地，所述步骤S3中全寿命周期成本的复合储能系统年均成本模型的构建步骤包括：计算符合储能系统年均成本C＝Cic+Coc+Cmc+Cdc，其中，Cic为复合储能系统的购买成本；Coc为复合储能系统的运行成本；Cmc为复合储能系统的维护成本；Cdc为复合储能系统的处理成本；根据Cic、Coc、Cmc、Cdc各项的核算成本，确定复合储能系统的年平均成本：C＝Cic+Coc+Cmc+Cdc＝[(1+kdc.bess)kic.bess+koc.bess+kmc.bess](rbess.PPbess.0+rbess.EEbess.0)+[(1+kdc.cap)kic.cap+koc.cap+kmc.cap](rcap.PPcap.0+rcap.EEcap.0)其中，kic.bess、kic.cap分别为蓄电池和超级电容器的年折旧系数；Pbess.0、Ebess.0、rbess.P、rbess.E分别为蓄电池的额定功率、额定容量、功率成本和容量成本；Pcap.0、Ecap.0、rcap.P、rcap.E分别为超级电容器的额定功率、额定容量、功率成本和容量成本；Coc.bess、koc.bess、Cmc.bess、kmc.bess、Cdc.bess、Kdc.bess分别为蓄电池的运行成本、运行成本系数、维护成本、维护成本系数、处理成本、处理成本系数；Coc.cap、koc.cap、Cmc.cap、kmc.cap、Cdc.cap、kdc.cap分别为超级电容器的运行成本、运行成本系数、维护成本、维护成本系数、处理成本、处理成本系数。优选地，所述步骤S3中可再生能源的可调度性是以实际的可再生能源发电曲线与电网所给调度功率曲线的相关性，来衡量供电曲线对调度曲线的跟踪情况，两者之间的相关系数r越大，则可再生能源发电系统的可调度性就越高。优选地，所述步骤S3中基于可再生能源的调度性和复合储能系统运行的经济性的优化目标，构建双层复合储能策略的优化目标函数为：并根据该优化目标函数得到复合储能系统的最优运行控制参数；其中，Tc为超级电容器的补偿周期；n为用Tc为采样间隔所对应的采样点数；在t时刻，实际电网输入的供电功率为Ps(t)；为T时间内电网输入的功率平均值；Pd(t)调度部门所给定的调度目标值为；为T时间内调度指令功率平均值；r为实际供电曲线与电网所给调度功率曲线之间的相关系数；n为给定的时间段内的所设间隔的取点数；Tc为取点周期，即超级电容的补偿周期。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案是针对蓄电池和超级电容器构成的复合储能系统，设计了低通滤波平滑控制策略。考虑储能系统工作状态，提出一种双层复合储能能量管理方法，基于滑动平均原理确定分配复合储能系统的功率，实现蓄电池对不平衡功率的低频分量控制，以及超级电容器对不平衡功率高频分量的平抑，以优化复合储能系统的整体运行性能。同时，本专利技术研究最小化复合储能系统成本的优化配置方法。综合考虑蓄电池和超级电容器自身特性，建立基于全寿命周期成本的复合储能系统年均成本计算模型。在给定的平抑目标约束条件下，以最小化复合储能系统年均成本为优化目标，得到最优的运行控制参数。以提升可再生能源发电可调度性和最小化储能系统全寿命周期成本为目标，验证了所提出的复合储能系统控制策略的有效性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1示出本方案所述蓄电池和超级电容器两种储能介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括：S1、基于可再生能源发电的调度模式，对储能系统的模型进行分析和构建；S2、基于步骤S1的分析结果和低通滤波平滑控制原理构建储能系统能量控制策略，对复合储能平抑不平衡功率进行控制；S3、构建基于全寿命周期成本的复合储能系统年均成本模型和基于调度计划的可再生能源与复合储能系统联合输出功率的相关系数模型，以储能运行经济性和可再生能源发电可调度性为优化目标，得到复合储能系统的最优运行控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种提升可再生能源发电可调度性的复合储能系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括：S1、基于可再生能源发电的调度模式，对储能系统的模型进行分析和构建；S2、基于步骤S1的分析结果和低通滤波平滑控制原理构建储能系统能量控制策略，对复合储能平抑不平衡功率进行控制；S3、构建基于全寿命周期成本的复合储能系统年均成本模型和基于调度计划的可再生能源与复合储能系统联合输出功率的相关系数模型，以储能运行经济性和可再生能源发电可调度性为优化目标，得到复合储能系统的最优运行控制参数。2.根据权利要求1所述的储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢桦，孙芊，郭宝甫，耿亚男，周宁，马建伟，冯光，王磊，
申请(专利权)人：北京交通大学，国网河南省电力公司电力科学研究院，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11