自适应式微网储能系统能量优化管理方法_2

文档序号:9379084阅读:来源:国知局
表放电,负值代表充电,其 大小与换流器的转换效率有关。其中,放电功率又取决于放电阈值P aithJkW):
[0061] PBref(i) =Psp (i)-Pmthr (i) (2)
[0062] 在DC/AC_e)转换和AC/DC _ε)转换过程中,考虑到开关损耗,电功率转换的效率 通常为95%。此外,电池内部的电能与化学能转换损耗为15%。因此,电池的充放电效率 为:
[0063] AC/DC*battery*DC/AC = 0· 95*0. 85*0. 95 = 0· 77。
[0064] 计算电池放电功率最关键的一步就是对放电阈值的选择,也就是前面所述的可变 阈值法。该方法是基于前一天的可再生能源和负荷数据来自动调整当天实时的P aito,故第 一天无法使用该方法(第一天仍然用传统固定阈值方法)。
[0065] 第一天(d = 1)的Pmtto(i,d)取决于电池充放电有效功率区域、最大能量存储限制 以及充放电效率等限制条件,即通过比较剩余功率和电池放电功率限制条件之间的关系、 电池当前可放电量的条件来确定P aitto (i,d)的值。
[0066] 从第二天起,当天实时的放电阈值都与前一天的可再生能源和负荷数据有关,将 用以下方法确定放电阈值:
[0067] 根据测量值计算可获得的总能量为光能、风能和低电价时电网向系统充电的电能 之和:
[0069] 式中:EBP(;为每天可获得的最终能量(kW · h),E pv为PV测量值(kW · h),E wd为风能 测量值(kW · h),Eti为电网向系统的充电量(kW · h),E (conv. loses+Pr (loss)) 为能量损耗(kW · h)。 其中,为无法通过换流器的功率损耗(kW)。由于本文能量单位为(kW · h),功率单位 为(kW),且采样时间取为1秒,并假设这1秒内电池的放电功率为恒定值,故1秒内电池充 放电的能量单位为(kW · s),则能量单位的换算相差3600的系数关系,换算如下:
[0070] P(i) = E(i) X3600 (4)
[0071] 为实时调整第(d+1)天的放电阈值,首先利用已有的实测数据通过式(5)计算第 d天电池能量调度总量,即为第d天获得的总能量与当时最后时刻电池中的储能量之差。
[0072] Δ Eload (d) = Ebpg (d)-Eb (TXd) (5)
[0073] 式中:Δ Ewd为电池能量调度总量(kW · h),E A电池储能状态(kW · h),T为每天 对数据的采样次数(本实施方式中取86400次,即每秒1次)。
[0074] 之后,便可以计算第(d+Ι)天的Pmto。在计算过程中,先假设第(d+Ι)天的电池能 量调度总量与第d天相同(如式(6)所示),并将第d天初始的放电阈值作为第(d+Ι)天放 电阈值的初始值。在这些假设条件下,可以通过式(7) - (9)计算出电池在第(d+Ι)天末的 储能状态,这个值也表征第(d+Ι)天比第d天可多用于调峰的能量,提出的可变阈值法正是 为了更好地利用这些能量。
[0075] (6)
[0076] 式中:Etoef为电池瞬时能量调度值(kW · h)。
[0077] E,load(d+l) = Ebpg (d)+Eb (TXd)-A Eload (d) (7)
[0078] 式中:E'Wd(d+l)为第(d+1)天比第d天电池储能中可多用于调峰的能量(kW*h), 即为第d天可获得的RES能量和当天末电池中剩余能量之和与当天电池能量调度总量之 差。
[0079] 假设第(d+Ι)天电池不放电,则电池在第(d+Ι)天末的储能状态为:
[0080] Eb (Τ X (d+1)) = E' load (d+1) + Δ Eload (d) = Ebpg (d) +Eb (Τ X d) (8)
[0081] 将式(8)等号左右两边减去假设条件下第(d+Ι)天的电池能量调度总量,可得第 (d+Ι)天末电池的储能状态,也就是储能系统第(d+Ι)天比第d天可多用于调峰的能量为:
[0082] Eb' (TX (d+1)) = E,Wd(d+1) (9)
[0083] 为了判断电池在某一时刻是否应该多(少)放电,引入一个参数:电池指数Kx。
(10)
[0085] 式中:SoC为电池荷电状态,是电池当前储能量与额定容量的比值;为电池额 定容量(kW *h)。Kx为当天比前一天可多调度的能量与电池最小储能之比,将其作为调整放 电阈值的判定条件是为了保证电池储能维持在最小值以上,以确保电池稳定运行。当Κχ>1 时,表明电池可释放更多的能量来调峰;当Κχ〈1时,表明电池应减少放电量以维持电池荷 电状态的下限。
[0086] 对每一个采样点的Pmtto的计算通过两种情况来分类讨论。
[0087] 情况:当Κχ>1时,
[0088] 若同时满足EB(i-l)>S0C_XEB. e,Psp⑴>Psp(i-T)条件,即满足电池前l秒的储能 状态大于电池储能下限,当前时刻系统剩余功率值大于前一天同时刻的值的条件时,则可 降低放电阈值:
(11)
[0090] 由于放电阈值的降低,电池的放电量增加了,计算式同(2),也因此使最初计算的 E' lciad(d+l)的值减少了多放电的这一部分,故在进行下一秒放电阈值调整前要先重新校准 E' Wd (d+Ι)和 Kx 的值:
[0093] 情况 2:当 Kx〈l 时,
[0094] 若同时满足匕(1-1)>5〇(:_\匕.^;3|^)〈? ;3|5(1-1')条件,即满足电池前1秒的储能 状态大于电池储能下限,当前时刻系统剩余功率值小于前一天同时刻的值的条件时,则可 提尚放电阈值:
(14)
[0096] 由于放电阈值的提高,电池的放电量减少了,计算式同(2),也因此使最初计算的 E' lciad(d+l)的值增加了少放电的这一部分,故在进行下一秒放电阈值调整前要先需要重新 校准E' Wd(d+1)和Kx的值,其中Kx的校准如式(13):
(15)
[0098] 因此,本发明的自适应式微网储能系统能量优化管理方法包括以下步骤:
[0099] A、确定微网储能系统中电池比前一天可多用于调峰的能量;
[0100] B、根据所述电池比前一天可多用于调峰的能量与电池储能容量的下限的比值,调 整微网储能系统中电池的放电阈值,其中,
[0101] 当所述比值大于1时,减小所述放电阈值,
[0102] 当所述比值小于1时,增大所述放电阈值。
[0103] 在步骤B中所述减小放电阈值为:
[0105] 其中,Pmtto⑴为第i采样点的放电阈值,T为每日的采样点数;
[0106] E' Wd(d+1)为电池比前一天可多用于调峰的能量;
[0107] AEwd(Cl)为前一天的电池能量调度总量。
[0108] 另外,减小所述电池的放电阈值后,进一步包括,根据新的放电阈值重新校准电池 比前一天可多用于调峰的能量和所述比值,其中,
[0110] 其中E' Wd(d+UPE' ^d(CW)cild分别为校准后和校准前的电池比前一天可 多用于调峰的能量;
[0111] 并根据校准后的电池比前一天可多用于调峰的能量,重新确定与电池储能容量的 下限的比值。
[0112] 步骤B中所述增大放电阈值为:
[0114] 其中,Pmtto(i)为第i采样点的放电阈值,T为每日的采样点数;
[0115] E' Wd(d+1)为电池比前一天可多用于调峰的能量;
[0116] AEwd(Cl)为前一天的电池能量调度总量。
[0117] 另外,增大所述放电阈值后,进一步包括,根据新的放电阈值重新校准电池比前一 天可多用于调峰的能量和所述比值,其中,
[0119] 其中E' Wd(d+l)njPE' ^((W)cild分别为校准后和校准前的电池比前一天可 多用于调峰的能量;
[0120] 并根据校准后的电池比前一天可多用于调峰的能量,重新确定与电池储能容量的 下限的比值。
[0121] 并且所述步骤A之前,进一步包括:
[0122] A0、确定与电价相关的微网储能系统剩余功率,来判定电池是处于充电模式还是 放电模式;
[0123] AU当电池处于放电模式时,根
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