基于機會約束模型的多類型儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種容量配置方法，具體涉及一種基于機會約束模型的儲能系統(tǒng)容量 優(yōu)化配置方法，可適應(yīng)于風儲、光儲以及風光儲等不同方式的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中多類型儲能 系統(tǒng)容量優(yōu)化配置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，所面臨的能源環(huán)境危機日益嚴重，風電、光伏等可再生能 源發(fā)電技術(shù)越來越引起人們重視。這些發(fā)電方式普遍具有能量密度低和功率輸出隨機性強 等特點，而這也是限制風電、光伏發(fā)電并網(wǎng)的主要因素之一。
[0003] 儲能系統(tǒng)可有效平抑風電和光伏發(fā)電出力波動，提高風電和光伏發(fā)電的并網(wǎng)友好 性及規(guī)模，但受經(jīng)濟條件約束，能量型儲能系統(tǒng)如電池儲能，目前因其循環(huán)壽命相對較短， 在其使用過程中需盡量限制其充放電量及全充全放電次數(shù)；而功率型儲能系統(tǒng)如超級電容 等，因其能量密度低，有時不能有效應(yīng)對由于大幅度的能量波動而引起的風電或光伏發(fā)電 的出力波動。而通過將小容量、高功率比、高循環(huán)壽命的功率型儲能系統(tǒng)和大容量、高能量 比的能量型儲能系統(tǒng)進行復(fù)合應(yīng)用，通過優(yōu)化控制混合儲能來對不同時間特性的功率波動 進行補償，能夠得到相對單一儲能系統(tǒng)更好的平抑風電、光伏發(fā)電的出力波動效果。因此， 提出一種兼顧混合型儲能系統(tǒng)功率優(yōu)化控制及容量優(yōu)化配置，并用盡可能低的儲能系統(tǒng)成 本來滿足多類型儲能系統(tǒng)控制與容量優(yōu)化配置需求，是目前多類型儲能系統(tǒng)聯(lián)合新能源發(fā) 電并網(wǎng)應(yīng)用中急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種基于機會約束模型的多類型儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，能 有效解決上述問題。本發(fā)明考慮了風電出力、光伏發(fā)電的隨機性，通過機會約束理論建立模 型，通過設(shè)置模糊修正系數(shù)來劃分儲能系統(tǒng)狀態(tài)，在最大程度降低混合儲能系統(tǒng)的配置費 用。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于機會約束模型的多類型儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，所述方法包括如下 步驟：
[0007] (1)考慮新能源發(fā)電隨機性建立熵-機會約束數(shù)據(jù)模型；
[0008] (2)基于模型模擬建立儲能系統(tǒng)充放電控制策略；
[0009] (3)通過遺傳優(yōu)化算法確定儲能系統(tǒng)充放電電量。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，包括如下步驟
[0011] 步驟1-1、建立以最小化混合儲能系統(tǒng)的配置費用，最小化新能源發(fā)電波動率的期 望，最小化儲能系統(tǒng)功率波動的期望為目標的函數(shù)，如下式：
[0014] 式中Cinf(CI)表示約束條件以一定的置信水平成立的前提下，極小化目標函數(shù) 的悲觀值，（；為目標函數(shù)的悲觀值，本模型中則表示在α置信水平下，滿足總成本約束 情況下，C為最小化混合儲能系統(tǒng)的配置費用；，其中Pxraft為為t時刻儲能系統(tǒng)參考功 率；當X = B時表示能量型儲能系統(tǒng)，X = U時表示功率型儲能系統(tǒng)；P x與五_ χ為決策 變量，分別指儲能系統(tǒng)的額定功率和額定容量；t為時間指標，i = 1，2, ... T ;SPx為儲能 單位額定功率費，Sex為儲能單位額定容量費，ξ xt為t時刻儲能系統(tǒng)的修正系數(shù)，S Px、Sex和Ixt這三個量為模糊參數(shù)，P Bt、Put分別為t時刻能量型與功率型儲能系統(tǒng)充放電功 率，ξ Bt、ξ ut分別為t時刻能量型儲能系統(tǒng)和功率型儲能系統(tǒng)的修正系數(shù)；P wt為t時刻 新能源發(fā)電功率；p*為t時刻新能源發(fā)電目標功率，由式
求得，m為低通濾波時間常數(shù)；Pbi^為能量型儲能系統(tǒng)參考功率，PB"ftS t時刻能量型 儲能系統(tǒng)參考功率，由式
求得，η為高通濾波時間 常數(shù)；Puraf為功率型儲能系統(tǒng)參考功率，P Uraft為t時刻功率型儲能系統(tǒng)參考功率，由式
求得；
其中PBraft為t時刻能量型儲能系統(tǒng)參考 功率，η為高通濾波時間常數(shù)；
Puraft為t時刻功率型儲能系統(tǒng)參考功率；
[0016] 步驟1-2、建立儲能系統(tǒng)功率出力約束條件，如下式：
[0018] 式中，Pxt為儲能功率；
[0019] 步驟1-3、建立儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)約束條件，如下式：
[0021 ] 其中t時刻的荷電狀態(tài)由式，
獲得；
[0022] WiXZi分別為儲能荷電狀態(tài)的上下限值為儲能的初始電量；nxt為t時 刻充放電效率。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中，包括如下步驟：
[0024] 步驟2-1、將荷電狀態(tài)值劃分為表示各種荷電狀態(tài)的區(qū)間；
[0025] 步驟2-2、劃分對應(yīng)充放電量區(qū)間；
[0026] 步驟2-3、確定各充放電量區(qū)間儲能模糊修正參數(shù)；
[0027] 步驟2-4、依次獲得各時段儲能系統(tǒng)充放電功率與荷電狀態(tài)。
[0028] 優(yōu)選的，所述步驟2-1中，所述荷電狀態(tài)值范圍是0. 1~0. 9,考慮實際越限情況， 將荷電狀態(tài)分為充電和放電過程，每個過程分為5個狀態(tài)：[0，A]，（A，B]，（B，C]，（C，D]， (D，1]。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟2-2中，根據(jù)所確定的5個荷電狀態(tài)值A(chǔ)，B，C，D來對應(yīng)劃分充電 過程的充電電量區(qū)間為：[0，a]，（0，b]，（0，c]，（0，(1]，0;放電過程相對應(yīng)的放電電量區(qū)間 為：0,（0, d]，（0, c]，（0, b]，[0, a];從而保證荷電狀態(tài)保持在[0. 1，0. 9]。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟2-3中，根據(jù)所述荷電狀態(tài)值，設(shè)置儲能修正系數(shù)ξ，ξ為三角 模糊數(shù)，根據(jù)不同區(qū)間服從的三角模糊數(shù)不同，各區(qū)間Ixt設(shè)置如下：
[0031] 充電過程5個荷電狀態(tài)區(qū)間相對應(yīng)ξ xt為：（0, a-a ' a)，（0, b-b' b)，（0, C-C' c)， (0，(1-(1>>，(1)，0;放電過程5個荷電狀態(tài)區(qū)間相對應(yīng)|:^為 ：0，（0，(1-(1>>，(1)，（0，(3-(^，(3)， (0, b-b*，b)，（0, a-a*，a);其中a*，W，cT為設(shè)置三角模糊數(shù)時所確定的參數(shù)。
[0032] 優(yōu)選的，所述步驟2-4中，包括如下步驟：
[0033] 步驟2-4-1、根據(jù)t-Ι時刻的荷電狀態(tài)SOC(t-l)，確定SOC(t-l)所屬荷電狀態(tài)區(qū) 間范圍；
[0034] 步驟2-4-2、確定SOC(t-l)對應(yīng)所滿足的三角模糊數(shù)區(qū)間；
[0035] 步驟2-4-3、隨機選擇ξ xt具體數(shù)值作為修正系數(shù)，則儲能系統(tǒng)的修正功率為 儲能系統(tǒng)的充放電功率為
其中Pxraft為為t時刻儲能系統(tǒng)參考功 率；
[0036] 步驟2-4-4、根據(jù)t時刻的儲能系統(tǒng)的充放電功率Pxt確定出當前t時刻儲能系統(tǒng) 的荷電狀態(tài)SOC(t)，根據(jù)SOC(t)確定t+Ι時刻的儲能系統(tǒng)的充放電功率Px(t+1)。
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，包括如下步驟：
[0038] 步驟3-1、獲得新能源發(fā)電目標功率，儲能功率，能量型儲能系統(tǒng)、功率型儲能系統(tǒng) 參考功率及最大值；
[0039] 步驟3-2、初始化能量型儲能系統(tǒng)額定功率，功率型儲能系統(tǒng)額定功率，能量型儲 能系統(tǒng)額定容量，功率型儲能系統(tǒng)額定容量，定義整數(shù)P〇P_siZe作為染色體的個數(shù)；
[0040] 步驟3-3、求出成本費用、新能源發(fā)電波動率期望、能量型儲能系統(tǒng)波動率期望目 標值；
[0041] 步驟3-4、評估，對于模型中的目標，分別賦予權(quán)重：ω ω2, ω3，對p〇p_size個染 色體分