一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法与流程

技术特征：

1.一种用于光储混合能源系统的储能电池容量选配方法，其特征在于，包括：

设立反应不同工况特征的光伏供电及蓄电池充放电调整系数，在不同工况下依据调整系数对光伏供电功率和蓄电池的充放电进行调控，计算出不同工况下的储能电池容量配置数据，结合经济投资考虑来综合权衡以确定系统储能电池的容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光伏供电及蓄电池充放电调整系数分别为：D₁(t)为第t时刻光伏电池给负载提供的有功功率的调整系数，D₂(t)为第t时刻蓄电池给负载提供的有功功率调整系数，D₃(t)为第t时刻光伏电池为蓄电池充电提供有功功率的调整系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光储混合能源系统实际供给负载的总的有功功率P_total(t)为：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{total}\left(t\right)=P_{pv}\left(t\right)+P_{bat2}\left(t\right)\\ P_{pv}\left(t\right)=D_1\left(t\right)P_{pv1}\left(t\right)\\ P_{bat2}\left(t\right)=D_2\left(t\right)P_{bat1}\left(t\right)\end{array}\right.$

其中：P_total(t)为t时刻光储联合供电系统的实际总的有功功率；P_pv(t)为t时刻光伏电池给负载提供的有功功率；P_bat2(t)为t时刻蓄电池给负载提供的有功功率；P_pv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；P_bat1(t)为t时刻蓄电池可提供的最大有功功率；

能量匹配过程中，当混合供电系统的实际总有功功率P_total(t)等于负载所需功率P_L(t)时，则表明光储混合能源系统能够满足负载所需功率要求，所选择的储能电池容量能够满足系统的供电需求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，负载所需的有功功率缺额ΔP(t)为：

ΔP(t)＝P_pv1(t)-P_L(t)

其中：ΔP(t)为t时刻负载功率缺额；P_pv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率；P_L(t)为t时刻负载所需的有功功率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据负载功率缺额ΔP(t)，将光储能量匹配工况分为以下三种情况：

情况一：负载功率缺额ΔP(t)＞0，在根据蓄电池的储电量情况分为两种情况：

①光伏电池单独给负载供电

蓄电池储电量C(t)达到最大值C_max，光伏电池仅为负载提供能量，蓄电池既不充电也不放电，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D₁(t)、D₂(t)、D₃(t)和蓄电池储电量计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P\left(t\right)\>0\∩C\left(t\right)=C_{max}\\ D_1\left(t\right)=1-\frac{\mathrm{\Δ}P\left(t\right)}{P_{pv1}\left(t\right)}\\ D_2\left(t\right)=0\\ D_3\left(t\right)=0\\ C(t+1)=C\left(t\right)=C_{\max }\end{array}\right.$

其中D₂(t)、D₃(t)值为0，表征了光伏单独给负载供电工况，D₁(t)值由负载功率缺额与光伏提供的功率决定；

②光伏电池给负载和蓄电池供电

当蓄电池储电量C(t)未达到最大值C_max时，光伏电池不仅为负载提供能量而且为蓄电池充电提供能量，直到蓄电池储电量达到最大值C_max时，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D₁(t)、D₂(t)、D₃(t)和第(t+1)min蓄电池储电量计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P\left(t\right)\>0\∩C\left(t\right)\<C_{max}\\ D_1\left(t\right)=1-\frac{\mathrm{\Δ}P\left(t\right)}{P_{pv1}\left(t\right)}\\ D_2\left(t\right)=0\\ D_3\left(t\right)=\frac{\mathrm{\Δ}P\left(t\right)}{P_{pv1}\left(t\right)}\\ P_{bat3}\≤P_{bat\max }\\ C(t+1)=C\left(t\right)(1-\mathrm{\δ})-P_{bat3}\left(t\right){\mathrm{\η}}_d\mathrm{\Δ}t\\ \left|\mathrm{\Δ}P\right(t\left)\mathrm{\Δ}t\right|\<(C_{\max }-C(t\left)\right)\end{array}\right.$

其中，P_batmax表示充电最大限制功率，D₂(t)值为0表征了光伏给负载与电池同时供电工况；

情况二：负载功率缺额ΔP(t)＝0

光伏电池有功功率等于负载所需功率时，光伏电池发电量刚好满足负载需求，蓄电池即不充电也不放电，则t时刻光储联合供电系统的调整系数D₁(t)、D₂(t)、D₃(t)和蓄电池储电量计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P\left(t\right)=0\\ D_1\left(t\right)=1\\ D_2\left(t\right)=0\\ D_3\left(t\right)=0\\ C(t+1)=C\left(t\right)(1-\mathrm{\δ})\end{array}\right.$

情况三：负载功率缺额ΔP(t)＜0，根据蓄电池的储电量判断是否达到蓄电池放电条件分为两种情况：

①光伏电池和蓄电池联合给负载供电

当蓄电池储电量大于最小值C_min时，光伏电池为负载提供能量同时蓄电池也为负载提供能量，直到蓄电池储电量小于最小值C_min时；则t时刻光储联合供电系统的调整系数D₁(t)、D₂(t)、D₃(t)和蓄电池储电量计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P\left(t\right)\<0\∩C\left(t\right)\≥C_{min}\\ D_1\left(t\right)=1\\ D_2\left(t\right)=-\frac{\mathrm{\Δ}P\left(t\right)}{P_{bat1}\left(t\right)}\\ D_3\left(t\right)=0\\ C(t+1)=C\left(t\right)(1-\mathrm{\δ})+P_{bat2}\left(t\right){\mathrm{\η}}_c\mathrm{\Δ}t\\ \left|\mathrm{\Δ}P\right(t\left)\mathrm{\Δ}t\right|\<C\left(t\right)\end{array}\right.$

其中，仅D₃(t)为0表明电池不充电，电池和光伏联合给负载供电；

②光伏电池仅给蓄电池供电

当蓄电池储电量小于最小值C_min时，光伏电池和蓄电池都不为负载提供能量，光伏电池仅为蓄电充电提供电能，不为负载供电提供能量，直到满足负载用电需求或蓄电池充电达到饱和状态；则t时刻光储联合供电系统的调整系数D₁(t)、D₂(t)、D₃(t)和蓄电池储电量计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P\left(t\right)\<0\∩C\left(t\right)\<C_{min}\\ D_1\left(t\right)=0\\ D_2\left(t\right)=0\\ D_3\left(t\right)=1\\ P_{bat3}\≤P_{batmax}\\ C(t+1)=C\left(t\right)(1-\mathrm{\δ})-P_{bat3}\left(t\right){\mathrm{\η}}_d\mathrm{\Δ}t\end{array}\right.$

在整个能量匹配过程中，当混合供电系统的实际总有功功率P_total(t)等于负载所需功率P_L(t)时，则表明光储混合能源系统能够满足负载所需功率要求，所选择的储能电池容量能够满足系统的供电需求。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，蓄电池初始储能量C(t)为：

C(t)＝C(t-1)(1-δ)+P_bat2(t)η_cΔt-P_bat3(t)η_dΔt

其中，C(t)和C(t-1)分别是蓄电池t时刻和t-1时刻的初始容量，δ是自放电电流率；P_bat2(t)是蓄电池t时刻的放电功率；P_bat3(t)是蓄电池t时刻的充电功率；η_c是蓄电池充电效率；η_d是蓄电池放电效率；Δt为采样间隔；

蓄电池充电时的功率P_bat3(t)为：

P_bat3(t)＝D₃(t)P_pv1(t)

其中：D₃(t)为t时刻光伏电池为蓄电池充电提供有功功率的调整系数；P_pv1(t)为t时刻光伏电池可提供的最大有功功率。