柔性互联型超级电容配置方法、装置与存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了柔性互联型超级电容配置方法、装置与存储介质，包括确定所需要的超级电容单体数量；确定所需串联的超级电容器的数量和并联的超级电容器的数量；确定预选的柔性互联型超级电容配置方案；基于预选的柔性互联型超级电容配置方案，进行运行稳定性分析确定整体稳定运行的概率，最终确定稳定运行的概率最大的方案为柔性互联型超级电容配置方法。该方法解决了超级电容的串并联设计问题，从超级电容恒功率放电角度，结合与超级电容组合使用的功率变换器选型，以及超级电容成组方式运行稳定性分析，设计了一种柔性互联型超级电容配置方法与系统。方法与系统。方法与系统。

【技术实现步骤摘要】
柔性互联型超级电容配置方法、装置与存储介质


[0001]本专利技术涉及一种柔性互联型超级电容配置方法与系统，属于电学


技术介绍

[0002]储能的选择主要基于能量约束和电压约束，例如20MW/10MWh可选用锂电池储能方案，1MW/1kWh应用场合可选择超级电容储能方案。受电化学反应速率的限制，电网发生暂态扰动或者功率突然发生变化的时候，系统的动态特性难以满足。特别是出现直流闭锁或者大规模新能源机组脱网的情况下，现有的有效途径就是“源网荷实切”，但相应网络、设备投资较高，影响用户正常供电。
[0003]与成本昂贵的飞轮和超导储能，超级电容的产业化更加成熟，使用寿命更是可达50万次左右，使用周期不必再维修，十分适合于功率型储能场合，例如动态电压恢复器、电能治理、地铁再生制动、混合储能、平滑新能源出力等场合。采用超级电容储能技术，功率密度更高，响应速度更快，能够作为电网暂态扰动下的电网有功支撑。
[0004]超级电容在很多方面具有很好的应用前景，但是也存在许多缺点。例如电容单体电压过低，单体参数存在差异造成充放电期间引起故障。因此在真正的应用场合，经常需要许多个超级电容串并联使用，超级电容模组需要合适的均压模块来维持系统的正常工作，采用在线监控系统实时监测超级电容状态和检测模组中故障电容器。
[0005]因此，如何合理设计多个超级电容串并联配置方法，来提高系统效率、可靠性是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种超级电容优化配置方法，以提高系统效率、可靠性。
[0007]为实现上述技术目标，本专利技术采用以下技术方案。
[0008]第一方面，本专利技术提供了柔性互联型超级电容配置方法，包括：
[0009]根据单个超级电容的电容量、工作电压、超级电容器组连接的功率变换器的能量转换效率以及等效串联电阻，确定所需要的超级电容单体数量；
[0010]根据所需要的超级电容单体数量，确定m*n超级电容组的串联个数m与并联个数n；根据串联个数m与并联个数n，确定预选的柔性互联型超级电容配置方案；
[0011]基于预选的柔性互联型超级电容配置方案，进行运行稳定性分析确定整体稳定运行的概率，最终确定稳定运行的概率最大的方案为柔性互联型超级电容配置方法。
[0012]进一步地，确定所需要的超级电容单体数量的计算公式如下：
[0013][0014]其中Q为所需要的超级电容单体数量，P0为超级电容器经功率变换器的放电恒功率；τ为超级电容器经功率变换器的放电时间；R
es
为等效串联电阻，C为单个超级电容的电容量，η为与超级电容器组所连接的功率变换器的能量转换效率，U0为工作电压。
[0015]进一步地，串联个数m的计算方法如下：
[0016][0017]其中V为电压等级，U0为工作电压。
[0018]进一步地，并联个数n的计算方法如下：
[0019][0020]Q为所需要的超级电容单体数量。
[0021]进一步地，确定预选的柔性互联型超级电容配置方案，包括：
[0022]方案一、先串联再并联，分别用m个超级电容串联起来组成小模块，再用n个所述小模块并联组成超级电容器组；
[0023]方案二、先并联再串联，分别用n个超级电容并联起来组成小模块，再用m个所述小模块串联起来组成超级电容器组。
[0024]再进一步地，方案一的整体稳定运行的概率为P1：
[0025]P1＝1
‑
(1
‑
y
m
)
n
[0026]方案二的整体稳定运行的概率为P2：
[0027]P2＝[1
‑
(1
‑
y)
n
]m
；
[0028]其中y为每个电容稳定运行的概率。
[0029]第二方面，本专利技术提供了柔性互联型超级电容配置装置，包括：超级电容数量确定模块和配置方案确定模块；
[0030]所述超级电容数量确定模块，用于根据单个超级电容的电容量、工作电压、超级电容器组所连接的功率变换器的能量转换效率以及等效串联电阻，确定所需要的超级电容单体数量；根据所需要的超级电容单体数量，确定m*n超级电容组的串联个数m与并联个数n；
[0031]所述配置方案确定模块，用于根据串联个数m与并联个数n，确定预选的柔性互联型超级电容配置方案；基于预选的柔性互联型超级电容配置方案，进行运行稳定性分析确定整体稳定运行的概率，最终确定稳定运行的概率最大的方案为柔性互联型超级电容配置方法。
[0032]进一步地，所述配置方案确定模块确定预选的柔性互联型超级电容配置方案，包括：
[0033]方案一、先串联再并联，分别用m个超级电容串联起来组成小模块，再用n个所述小模块并联组成超级电容器组；
[0034]方案二、先并联再串联，分别用n个超级电容并联起来组成小模块，再用m个所述小模块串联起来组成超级电容器组。
[0035]再进一步地，所述配置方案确定模块确定方案一的整体稳定运行的概率为P1：
[0036]P1＝1
‑
(1
‑
y
m
)
n
[0037]方案二的整体稳定运行的概率为P2：
[0038]P2＝[1
‑
(1
‑
y)
n
]m
；
[0039]其中y为每个电容稳定运行的概率。
[0040]第三发面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质
存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任意一种可能的实施方式所提供的柔性互联性超级电容配置方法的步骤。
[0041]有益效果：本专利技术提供了一种超级电容的优化配置方案，超级电容通常与功率变换器配合使用，结合功率变换器的选型以及超级电容的成组方式，解决了超级电容串并联设计问题。
附图说明
[0042]图1为本专利技术实施例中超级电容单体串并联连接方式。
[0043]图2为本专利技术实施例中超级电容器组恒功率放电原理图。
[0044]图3为本专利技术实施例中超级电容器组成组方式原理图。
具体实施方式
[0045]以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0046]实施例1
[0047]柔性互联型超级电容配置方法，流程图如图1所示，包括：
[0048]根据超级电容器组放电功率与放电时间，以及超级电容单体的参数，设计超级电容器组的串并联个数，具体情况如下：
[0049]本申请所选的单个超级电容的电容量为C，工作电压为U0，等效串联电阻为R
es
，连接方式为m串n并。如图2所示，假设超级电容器组经功率变换器以恒功率P0kW放电τh。T时刻，功率变换器输入端的电压为m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，包括：根据单个超级电容的电容量、工作电压、超级电容器组连接的功率变换器的能量转换效率以及等效串联电阻，确定所需要的超级电容单体数量；根据所需要的超级电容单体数量，确定m*n超级电容组的串联个数m与并联个数n；根据串联个数m与并联个数n，确定预选的柔性互联型超级电容配置方案；基于预选的柔性互联型超级电容配置方案，进行运行稳定性分析确定整体稳定运行的概率，最终确定稳定运行的概率最大的方案为柔性互联型超级电容配置方法。2.根据权利要求1所述的柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，确定所需要的超级电容单体数量的计算公式如下：其中Q为所需要的超级电容单体数量，P0为超级电容器经功率变换器的放电恒功率；τ为超级电容器经功率变换器的放电时间；R
es
为等效串联电阻，C为单个超级电容的电容量，η为与超级电容器组所连接的功率变换器的能量转换效率，U0为工作电压。3.根据权利要求1所述的柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，串联个数m的计算方法如下：其中V为电压等级，U0为工作电压。4.根据权利要求1所述的柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，并联个数n的计算方法如下：Q为所需要的超级电容单体数量。5.根据权利要求1所述的柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，确定预选的柔性互联型超级电容配置方案，包括：方案一、先串联再并联，分别用m个超级电容串联起来组成小模块，再用n个所述小模块并联组成超级电容器组；方案二、先并联再串联，分别用n个超级电容并联起来组成小模块，再用m个所述小模块串联起来组成超级电容器组。6.根据权利要求5所述的柔性互联型超级电容配置方法，其特征在于，方案一的整体稳定运行的概率为P1：P1＝1
‑
(1
‑
y
m
)
n
方案二的整体稳定运行的概率为P2：P2＝[1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宸宇，葛雪峰，张军，缪惠宇，刘瑞煌，苏伟，王旭，陈兵，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司国网江苏省电力有限公司双创中心，
类型：发明
国别省市：