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

背景技術：

儲能系統(tǒng)可以通過充放電平滑負荷的波動，這使其廣泛應用于電力系統(tǒng)發(fā)電、配電和用電。在發(fā)電側，傳統(tǒng)能源的匱乏促使新能源快速發(fā)展，而以風能、太陽能為基礎的新能源發(fā)電具有波動性和間歇性，其大規(guī)模并網(wǎng)會對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成影響，儲能的應用很大程度上解決了這個問題。在用電側，電網(wǎng)中負荷高峰的增加使輸配電設備投資增大，從而使電力系統(tǒng)的設備利用率降低，大規(guī)模儲能系統(tǒng)的投入是傳統(tǒng)電網(wǎng)升級改造的有效途徑。但由于現(xiàn)今儲能系統(tǒng)的成本較高，過大的儲能會導致系統(tǒng)投資成本過高，過小的儲能則不能保證平抑效果，因此，儲能容量的合理配置尤為重要。

現(xiàn)有儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置的研究中，多數(shù)以儲能的總容量為優(yōu)化變量?？稍趯嶋H工程中，儲能設備都有容量限制，儲能系統(tǒng)一般是由多個儲能模塊組合而成的，選擇不同的容量組合，其系統(tǒng)經(jīng)濟性是不同的，因此，如何通過不同儲能模塊合理的組合達到系統(tǒng)經(jīng)濟、高效地利用值得討論，而目前在這方面的研究存在空缺。

技術實現(xiàn)要素：

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

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

1)根據(jù)負荷需求得到儲能系統(tǒng)的最小額定總容量和總功率：

從t0時刻開始的t時間段內(nèi)，對于儲能負荷pl，需要儲能系統(tǒng)提供的最大放電能量ed和需要儲能系統(tǒng)吸收的最大充電能量ec為：

進而，對應的儲能系統(tǒng)額定總容量為：

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

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

。

2)尋找充放電切換位置：對于儲能負荷的歷史數(shù)據(jù)，從t0時刻開始t時段內(nèi)，記錄充電向放電切換的時間tcs和放電向充電切換的時間tds，共記錄i個時間點。

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

。

4)將儲能總容量er平均分成n份，每一份的容量為，構建n個容量區(qū)間ri：。

5)計算各充放電需求所在的容量區(qū)間，統(tǒng)計各區(qū)間內(nèi)充放電需求的個數(shù)，根據(jù)個數(shù)對各容量區(qū)間ri進行排序，得到充放電需求個數(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能的最小充放電能量e，為使儲能處于較好的充放電狀態(tài)，設置運行充放電深度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，得到組合儲能容量e^’。

8)計算各組合儲能的數(shù)量：根據(jù)參考額定容量er相近負荷出現(xiàn)的概率分配電池的數(shù)量，概率越大的數(shù)量越大，所有儲能總容量等于儲能系統(tǒng)最小額定總容量er。

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

10)對于最多組合儲能容量e^’中的元素eci，統(tǒng)計在歷史數(shù)據(jù)中所對應的最大功率值pci^’。

11)設置信水平為，要求額定功率在置信水平下滿足負荷功率的需求，根據(jù)pci^’對應的對進行調(diào)整，越大越大，確定eci所對應的額定功率pci。

本發(fā)明的有益效果是，可以得到經(jīng)濟性高的組合儲能配置方式，實現(xiàn)儲能組合高效配置，且優(yōu)化策略簡單、實現(xiàn)方便。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是基于概率統(tǒng)計的儲能組合容量和功率決定方法框圖。

圖2是負荷功率圖。

圖3是電池組合結果圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

1)根據(jù)負荷需求得到儲能系統(tǒng)的最小額定總容量和總功率：

從t0時刻開始的t時間段內(nèi)，對于儲能負荷pl，需要儲能系統(tǒng)提供的最大放電能量ed和需要儲能系統(tǒng)吸收的最大充電能量ec為：

進而，對應的儲能系統(tǒng)額定總容量為：

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

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

。

2)尋找充放電切換位置：對于儲能負荷的歷史數(shù)據(jù)，從t0時刻開始t時段內(nèi)，記錄充電向放電切換的時間tcs和放電向充電切換的時間tds，共記錄i個時間點。

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

。

4)將儲能總容量er平均分成n份，每一份的容量為，構建n個容量區(qū)間ri：。

5)計算各充放電需求所在的容量區(qū)間，統(tǒng)計各區(qū)間內(nèi)充放電需求的個數(shù)，根據(jù)個數(shù)對各容量區(qū)間ri進行排序，得到充放電需求個數(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能的最小充放電能量e，為使儲能處于較好的充放電狀態(tài)，設置運行充放電深度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，得到組合儲能容量e^’。

8)計算各組合儲能的數(shù)量：根據(jù)參考額定容量er相近負荷出現(xiàn)的概率分配電池的數(shù)量，概率越大的數(shù)量越大，所有儲能總容量等于儲能系統(tǒng)最小額定總容量er。

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

10)對于最多組合儲能容量e^’中的元素eci，統(tǒng)計在歷史數(shù)據(jù)中所對應的最大功率值pci^’。

11)設置信水平為，要求額定功率在置信水平下滿足負荷功率的需求，根據(jù)pci^’對應的對進行調(diào)整，越大越大，確定eci所對應的額定功率pci。

儲能組合容量和容量決定算法框圖如圖1所示。

以某地區(qū)實際一年的負荷數(shù)據(jù)為例，假設在儲能的運行年限內(nèi)，負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)濟性選出最優(yōu)的組合方式。優(yōu)化結果如圖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。