一种适用于智慧园区的储能容量配置方法技术

本发明专利技术提供一种适用于智慧园区的储能容量配置方法，先建立电动汽车充电负荷模型，再结合分时电价的限制，建立含电动汽车与可再生能源的智慧园区配电网数学模型，以此确定混合储能需要平抑的功率，并采用高通滤波算法对其进行分配，确定超级电容器和锂电池各自需要平抑的功率，以此建立混合储能容量配置模型，以混合储能年收益最大为目标函数，构建混合储能约束条件，采用优化算法进行求解，得到混合储能最优容量配置。本发明专利技术与现有的混合储能配置方法相比，考虑了在智慧园区中分时电价的限制，对混合储能系统需要平抑的功率进行求解并建立混合储能容量配置模型，可以较好的提高系统的经济性，实现平抑电动汽车充电和光伏发电功率波动的有效控制。功率波动的有效控制。功率波动的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于智慧园区的储能容量配置方法


[0001]本专利技术涉及电力
，具体是一种适用于智慧园区的储能容量配置方法。

技术介绍

[0002]随着全球气候环境的变差，人们越来越关注新能源的使用。太阳能作为新能源的代表之一，由于其环境友好、安全可靠性高、安装方便等优点，得到了迅速的发展。当前智慧园区已经加强了对光伏发电的推广与应用，但是光伏发电的输出功率受温度和光照强度的影响较大，其发电输出功率是极不稳定的，从而影响电网的电能质量与供电可靠性。其次，随着经济和技术的发展，电动汽车数量快速增长，将导致大量的电动汽车充电站接入电网，给电网电能质量、用户端带来了很大的影响，造成了电网功率不平衡和设备老化等问题。针对上述问题，可以在智慧园区中配备储能，利用储能的削峰填谷的作用来减少电动汽车充电对电网的冲击以及光伏发电功率输出不稳定给电网带来的不利影响。
[0003]储能系统的种类主要有：能量型储能、功率型储能和混合储能。其中混合储能能够结合两种储能的优势，对光伏发电和电动汽车充电有较好的平抑作用。但是由于储能成本昂贵，配备的储能容量过大过小都不行，过大则降低系统的经济性，过小则难以满足系统稳定运行要求，因此在智慧园区配电网中寻求储能最优容量配置极其重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种适用于智慧园区的储能容量配置方法，确定智慧园区储能最优配置方案，为智慧园区的储能规划提供技术支持。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种适用于智慧园区的混合储能容量配置方法，包括以下步骤：
[0007]S1，建立电动汽车充电负荷模型，预测电动汽车充电负荷；
[0008]S2，考虑分时电价的限制，建立含电动汽车与可再生能源的智慧园区配电网数学模型，通过步骤S1预测的电动汽车充电负荷数据及智慧园区光伏发电数据，确定混合储能系统需要平抑的功率；
[0009]S3，根据步骤S2确定的混合储能需要平抑的功率，通过高通滤波算法对混合储能系统的功率进行分配，确定超级电容器和锂电池各自需要平抑的功率；
[0010]S4，考虑分时电价的限制，建立混合储能容量配置模型；
[0011]S5，以年收益最大为混合储能系统的目标函数，构建混合储能系统的约束条件；
[0012]S6，根据步骤S3确定的超级电容器和锂电池各自需要平抑的功率及步骤S5 构建的混合储能系统的约束条件，结合优化算法对步骤S4建立的混合储能容量配置模型进行模型求解，得到混合储能系统最优容量配置。
[0013]进一步的，步骤S1考虑起始充电时间、汽车日行驶里程、充电功率和充电时长四个因素的影响建立所述电动汽车充电负荷模型，具体如下：
[0014]S11：电汽车最后一次出行时刻作为起始充电时间，电动汽车最后一次出行的结束
时刻满足正态分布，其公式如下：
[0015][0016]其中t为起始充电时间；μ
s
为起始充电时间的标准差；σ
s
为起始充电时刻的标准差，μ
s
和σ
s
随车辆类型不同而变化；
[0017]S12：电动汽车日行驶里程满足对数正态分布，其公式如下：
[0018][0019]其中，s为日行驶里程，单位为km；μ
D
为lns的期望；σ
D
为lns的标准差。
[0020]S13：电动汽车充电时长由日行驶里程计算得到，符合对数正态分布，其公式如下：
[0021][0022]其中，μ
tc
＝ln[W
100
/(100ηP
c
)]+μ
D
为充电时长期望，W
100
为汽车行驶100km 的耗电量，单位为(kW
·
h)/百公里,σ
tc
＝σ
D
为充电时长标准差，η为充电效率。
[0023]进一步的，步骤S2中考虑分时电价的限制，建立含电动汽车与可再生能源的智慧园区配电网数学模型，具体如下：
[0024]混合储能要平抑配电网中光伏发电和电动汽车充电负荷的功率波动，保证电网的供需平衡，使配电网能够稳定运行，混合储能系统的功率P
HESS
如下所示：
[0025]P
HESS
＝P
sc
+P
b
[0026]P
HESS
＝P
EV
‑
P
PV
‑
P
grid
[0027]式中：P
sc
、P
b
分别为超级电容和锂电池的充放电功率；P
EV
为电动汽车充电功率；P
PV
为光伏发电功率，P
grid
为电网传输功率；
[0028]考虑分时电价的限制，在低电价时把电网传输功率P
grid
设定为最大，在电价平价时将电网传输功率P
grid
设定较低，在电价高价时将电网传输功率P
grid
设定为最小，在电动汽车充电功率P
EV
小于光伏发电功率P
PV
时将电网传输功率P
grid
设定为0。
[0029]进一步的，步骤S3具体如下：
[0030]采用高通滤波器对混合储能系统的功率P
HESS
进行滤波，得到其高频波动分量作为超级电容器储能的主动指令P
sc
，然后将高通滤波后的剩余功率指令作为锂电池储能的主动指令P
b
，混合储能系统功率分配存在以下关系：
[0031][0032][0033]其中，s为微分算子；T
f
为滤波时间常数，根据超级电容器储能系统需要平抑的功率波动频带确定，常为秒级到分钟级；
[0034]由于超级电容器的能量密度低，而锂电池的能量密度高，因此在混合储能的总功率小于0时将时间常数T
f
设定的很小，将大部分能量储存在锂电池中。
[0035]进一步的，步骤S4考虑分时电价的限制来进行建模，具体如下：
[0036]考虑分时电价的限制，混合储能在低电价充电，在电价平价和电价高价进行放电，两种储能在充电或者放电时应该满足荷电状态的限制，因此在电价高价和电价平价放电时应该满足从最大荷电状态放电到最小荷电状态的限制，两种储能装置的额定容量计算公式如下：
[0037][0038]其中，超级电容器的额定容量，t为储能起始放电时间，Δt
p
为电价平价时间段，Δt
h
为电价高价时间段；SOC
sc,max
和SOC
sc,min
为超级电容器的荷电状态的最大值和最小值；
[0039][0040]其中，为锂电池的额定容量，SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于智慧园区的混合储能容量配置方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立电动汽车充电负荷模型，预测电动汽车充电负荷；S2，考虑分时电价的限制，建立含电动汽车与可再生能源的智慧园区配电网数学模型，通过步骤S1预测的电动汽车充电负荷数据及智慧园区光伏发电数据，确定混合储能系统需要平抑的功率；S3，根据步骤S2确定的混合储能需要平抑的功率，通过高通滤波算法对混合储能系统的功率进行分配，确定超级电容器和锂电池各自需要平抑的功率；S4，考虑分时电价的限制，建立混合储能容量配置模型；S5，以年收益最大为混合储能系统的目标函数，构建混合储能系统的约束条件；S6，根据步骤S3确定的超级电容器和锂电池各自需要平抑的功率及步骤S5构建的混合储能系统的约束条件，结合优化算法对步骤S4建立的混合储能容量配置模型进行模型求解，得到混合储能系统最优容量配置。2.根据权利要求1所述的适用于智慧园区的混合储能容量配置方法，其特征在于，步骤S1考虑起始充电时间、汽车日行驶里程、充电功率和充电时长四个因素的影响建立所述电动汽车充电负荷模型，具体如下：S11：电汽车最后一次出行时刻作为起始充电时间，电动汽车最后一次出行的结束时刻满足正态分布，其公式如下：其中t为起始充电时间；μ
s
为起始充电时间的标准差；σ
s
为起始充电时刻的标准差，μ
s
和σ
s
随车辆类型不同而变化；S12：电动汽车日行驶里程满足对数正态分布，其公式如下：其中，s为日行驶里程，单位为km；μ
D
为lns的期望；σ
D
为lns的标准差。S13：电动汽车充电时长由日行驶里程计算得到，符合对数正态分布，其公式如下：其中，μ
tc
＝ln[W
100
/(100ηP
c
)]+μ
D
为充电时长期望，W
100
为汽车行驶100km的耗电量，单位为(kW
·
h)/百公里,σ
tc
＝σ
D
为充电时长标准差,η为充电效率。3.根据权利要求1所述的适用于智慧园区的混合储能容量配置方法，其特征在于，步骤S2中考虑分时电价的限制，建立含电动汽车与可再生能源的智慧园区配电网数学模型，具体如下：混合储能要平抑配电网中光伏发电和电动汽车充电负荷的功率波动，保证电网的供需平衡，使配电网能够稳定运行，混合储能系统的功率P
HESS
如下所示：P
HESS
＝P
sc
+P
b
P
HESS
＝P
EV
‑
P
PV
‑
P
grid
式中：P
sc
、P
b
分别为超级电容和锂电池的充放电功率；P
EV
为电动汽车充电功率；P
PV
为光伏发电功率，P
grid
为电网传输功率；考虑分时电价的限制，在低电价时把电网传输功率P
grid
设定为最大，在电价平价时将电网传输功率P
grid
设定较低，在电价高价时将电网传输功率P
grid
设定为最小，在电动汽车充电功率P
EV
小于光伏发电功率P
PV
时将电网传输功率P
grid
设定为0。4.根据权利要求1所述的适用于智慧园区的混合储能容量配置方法，其特征在于，步骤S3具体如下：采用高通滤波器对混合储能系统的功率P
HESS
进行滤波，得到其高频波动分量作为超级电容器储能的主动指令P
sc

【专利技术属性】
技术研发人员：凌在汛，郑景文，崔一铂，蔡万里，陈文，熊平，康逸群，游力，向慕超，熊昊哲，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：