一种独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网系统技术领域，尤其是一种独立微电网蓄电池储能系统容量优 化配置方法。
【背景技术】
[0002] 微电网中应用储能设备时的重难点在于不同应用场景下储能容量的确定。在微电 网应用储能设备时，如果不能针对需求科学确定储能容量，一方面可能因为储能容量过小 而无法满足预期要求，另一方面可能因为储能容量过大而导致资金不必要的大量浪费，因 此储能容量的合理配置具有十分重要的意义。在微电网中配置储能设备时，如果没有综合 考虑储能设备的各种自身约束，将导致储能设备的寿命受到很大影响，甚至进而影响整个 系统的安全运行。
[0003] 目前常用的储能容量配置方法重要有：（1)根据系统运行过程中所出现的最大功 率缺额配置储能容量，但是这种方法的弊端在于将使得所配置的储能容量大于实际需求， 造成浪费；（2)根据各种稳定控制策略确定所需要的储能容量，但是这种方法会因为缺乏 对于储能设备本身约束的总体考虑而有失准确性科学性。
[0004] 微电网中新能源输出功率受气候的影响很大，易出现波动从而影响系统的稳定运 行，因此需要在综合考虑储能设备各种约束条件的基础上针对功率缺额确定一个合理的储 能容量，以满足微网的运行要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种独立微电网蓄电池储能系统 容量优化配置方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方 法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤1 :确定微电网中风力发电和光伏发电的装机容量以及接入微电网系统的负 荷大小，输入计算所用的各项资源数据；
[0008] 步骤2 :根据微电网实际情况确定有无作后备电源的柴油发电机以及柴油发电的 容量大小；
[0009] 步骤3 :确定选用蓄电池的相关约束条件及各项数据以及对于微电网缺电率的指 标制定；
[0010] 步骤4:根据预测或往年实测的风速、光照强度、温度、负荷功率数据，计算风力发 电和光伏发电的有功出力，以及新能源有功出力与负荷有功需求之间的功率缺额详细资源 数据，计算风力发电和光伏发电的总功率及同一时段负荷功率需求，得到功率差额；
[0011] 步骤5 :根据每个时段的功率差额计算所需的储能容量，并得到每个时段可能产 生的蓄电池无法补偿的功率缺额；
[0012] 步骤6 :计算微电网所要求时段内总的缺电率，得到能够满足要求的蓄电池总容 量。
[0013] 作为优选，步骤3中所述的蓄电池的相关约束条件包括荷电状态SOC约束、充放电 电流约束、充放电电压约束、系统供电可靠性约束。
[0014] 作为优选，所述的荷电状态SOC反映当前蓄电池的剩余容量，其计算公式为：
[0015]
【主权项】
1. 一种独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1;确定微电网中风力发电和光伏发电的装机容量W及接入微电网系统的负荷大 小，输入计算所用的各项资源数据； 步骤2 ;根据微电网实际情况确定有无作后备电源的柴油发电机W及柴油发电的容量 大小； 步骤3 ;确定选用蓄电池的相关约束条件及各项数据W及对于微电网缺电率的指标制 定； 步骤4;根据预测或往年实测的风速、光照强度、温度、负荷功率数据，计算风力发电和 光伏发电的有功出力，W及新能源有功出力与负荷有功需求之间的功率缺额详细资源数 据，计算风力发电和光伏发电的总功率及同一时段负荷功率需求，得到功率差额； 步骤5 ;根据每个时段的功率差额计算所需的储能容量，并得到每个时段可能产生的 蓄电池无法补偿的功率缺额； 步骤6;计算微电网所要求时段内总的缺电率，得到能够满足要求的蓄电池总容量。
2. 根据权利要求1所述的独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特征在 于；步骤3中所述的蓄电池的相关约束条件包括荷电状态SOC约束、充放电电流约束、充放 电电压约束、系统供电可靠性约束。
3. 根据权利要求2所述的独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特征在 于：所述的荷电状态SOC反映当前蓄电池的剩余容量，其计算公式为：
, 其中Qi表示已放出的电量，Q表示基准容量、也称为W恒定电流满充状态下的电量；而 放出的电量Qi用电流与时间的积分来表示： Qi= /idt; 易知放电电流为正，充电电流为负； 荷电状态SOC能够反应蓄电池的充放电深度，为保证蓄电池的正常运行并延长其使用 寿命，需对荷电状态SOC的范围进行限制； SOCm化《SOC《SOCmax; 其中，SOCmi济SOCmax分别为蓄电池荷电状态的最小值和最大值。
4. 根据权利要求2所述的独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特征在 于；所述的充放电电流I约束条件为： I《U 根据不同种类的蓄电池，设定相应的最大电流Imay。
5. 根据权利要求2所述的独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特征在 于；所述的充放电电压U约束条件为： UsT0P《U《UFULL 式中UsTw为放电终止电压，U皿巧满充电压。
6. 根据权利要求2所述的独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，其特 征在于：所述的系统供电可靠性约束条件用负荷缺电率LPSPQossofpowersupply prob油ility)该一指标进行衡量；LPSP的定义式为；
式中化也）是ti时刻的微电网负荷功率；是ti时刻风电系统的输出有功功率；PpY(ti)是ti时刻光伏发电系统的输出有功功率；Pb(ti)是ti时刻的蓄电池有功功率；N是 计算过程中选取的采样区间点数，一般W年为单位。
【专利摘要】本发明公开了一种独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法，首先确定微电网中风力发电和光伏发电的装机容量以及接入微电网系统的负荷大小，输入计算所用的各项资源数据；根据微电网实际情况确定有无作后备电源的柴油发电机以及柴油发电的容量大小；确定选用储能蓄电池的相关约束条件及各项数据以及对于微电网负荷供电缺电率的指标制定；根据详细资源数据计算风、光发出的总功率及同一时段负荷功率需求，得到功率差额；根据每个时段的功率差额计算所需的储能容量，并得到每个时段可能产生的蓄电池无法补偿的功率缺额；计算系统所要求时段内总的缺电率，得到能够满足要求的蓄电池总容量。本发明得到一个可以满足系统运行要求的合理储能容量。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06, H02J3-32
【公开号】CN104795833
【申请号】CN201510232344
【发明人】邓长虹, 潘华, 吴之奎, 易琪钧
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月8日