一种交直流混联系统储能优化配置方法与流程

本发明涉及新能源储能配置方法。

背景技术：

1、目前，能源已成为制约国家经济可持续发展的主要瓶颈，尤其在偏远地区，供电用户末端呈弱电网特性，电压和频率波动大、可靠性差、运行效率低，供电质量无法得到充分保障。可再生能源因为具有间歇性，其并入弱电网会进一步恶化系统电压合格率，阻碍了其在偏远地区的应用；同时，长距离的大电网供电方式，存在建设成本高、维护难、损耗大等问题，难以满足偏远地区高效、高质供电的迫切需求；因此，如何结合偏远地区能源结构特征，引入交直流混联技术，因地制宜开展偏远地区的新型供电系统建设，使传统的粗放型能源利用方式朝精细化、分散化、可持续的能源利用方式转变，是当下提升电力系统综合生产水平的一个重要课题。

2、在交直流混联系统分布式接入储能系统，同时在功率联络线中加入公共储能系统，通过附加有功功率单元进一步提高交直流混联系统的电压稳定性与能量交换额度；但是在实现微电网与公共储能系统、微电网之间的能量交换功能时，现有的储能配置方法没有考虑微电网的运行特点，导致电网运行的可靠性降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的储能配置方法没有考虑微电网的运行特点，导致电网运行可靠性低的问题，提出了一种交直流混联系统储能优化配置方法。

2、本发明所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法包括单一储能优化配置方法和混合储能优化配置方法；

3、所述单一储能优化配置方法的储能装置为蓄电池；优化变量为光伏组件的个数n1、风机台数n2、蓄电池最大容量n3、蓄电池最大功率n4及并网变换器容量n5，并采用改进微分进化算法求解包含蓄电池储能系统的直流子系统，根据求解结果优化交直流混联系统储能的配置；

4、所述混合储能优化配置方法的储能装置为蓄电池和超级电容；优化变量为光伏组件的个数n1、风机台数n2、蓄电池最大容量n3、蓄电池最大功率n4、超级电容最大容量n5、超级电容最大功率n6以及并网变换器容量n7；同样采用改进微分进化算法求解包含蓄电池储能系统的直流子系统，根据求解结果优化交直流混联系统储能的配置。

5、进一步的，所述单一储能优化配置方法的优化配置具体步骤为：

6、步骤一、输入直流子系统工作地点的基本信息；

7、步骤二、随机产生初始化种群；

8、步骤三、根据环境信息和可再生能源机组功率输出模型，计算每小时的可再生能源发电功率；

9、步骤四、计算初始种群中每个个体完成全年运行仿真后的目标函数值；

10、步骤五、针对选定个体，进行变异，随机在种群中选取另外两个不同的个体，作差加权后加到选定个体上，获得中间个体；

11、步骤六、在选定个体和变异后的个体之间进行变量交叉，得到候选个体；

12、步骤七、计算交叉后的候选个体完成全年运行仿真后的目标函数值；

13、步骤八、对比选定个体与交叉后的候选个体的目标函数值，选取表现更优的个体进入下一代种群，提升种群性能；

14、步骤九、判断迭代次数是否达到最大值，如果达到则算法结束，输出优化配置的最终结果，否则返回步骤五继续迭代，直到达到算法停止条件。

15、进一步的，步骤一中输入直流子系统工作地点的基本信息包括用户负荷信息、环境预测信息、储能系统信息和电网交换信息；

16、所述环境预测信息包括光照强度、环境温度和风速；所述储能系统信息包括初始容量、荷电状态及充放电功率约束；所述电网交换信息包括电网功率交换限制及购电售电价格。

17、进一步的，步骤二中随机产生初始化种群的具体方法为：

18、在光伏组件的个数n1、风机台数n2、蓄电池最大容量n3、蓄电池最大功率n4及并网变换器容量n5这5个优化变量中，在变量约束范围内，随机产生30个个体，形成初始化种群。

19、进一步的，所述混合储能优化配置方法的优化配置具体步骤为：

20、步骤1、输入直流子系统工作地点的基本信息；

21、步骤2、随机产生初始化种群；

22、步骤3、根据环境信息和可再生能源机组功率输出模型，计算每小时的可再生能源发电功率；

23、步骤4、计算初始种群中每个个体完成全年运行仿真后的目标函数值；

24、步骤5、针对选定个体，进行变异，随机在种群中选取另外两个不同的个体，作差加权后加到选定个体上，获得中间个体；

25、步骤6、在选定个体和变异后的个体之间进行变量交叉，得到候选个体；

26、步骤7、计算交叉后的候选个体完成全年运行仿真后的目标函数值；

27、步骤8、对比选定个体与交叉后的候选个体的目标函数值，选取表现更优的个体进入下一代种群，提升种群性能；

28、步骤9、判断迭代次数是否达到最大值，如果达到则算法结束，输出优化配置的最终结果，否则返回步骤5继续迭代，直到达到算法停止条件。

29、进一步的，步骤1中输入直流子系统工作地点的基本信息包括用户负荷信息、环境预测信息、储能系统信息和电网交换信息；

30、所述环境预测信息包括光照强度、环境温度和风速；所述储能系统信息包括初始容量、荷电状态及充放电功率约束；所述电网交换信息包括电网功率交换限制及购电售电价格。

31、进一步的，步骤2中随机产生初始化种群的具体方法为：

32、在光伏组件的个数n1、风机台数n2、蓄电池最大容量n3、蓄电池最大功率n4、超级电容最大容量n5、超级电容最大功率n6以及并网变换器容量n7这7个优化变量中，在变量约束范围内，随机产生30个个体，形成初始化种群。

33、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

34、本发明所述的交直流混联系统储能优化配置方法中超级电容器主要承担储能需求phess中的频繁波动功率，充分发挥其功率密度高、响应速度快和充放电循环寿命长的优势，回避了小容量这一缺陷；而蓄电池承担不平衡功率phess中的基本功率，避免频繁充放电影响使用寿命，充分发挥其大容量的优势，提高储能系统整体的经济性；由于蓄电池可循环次数较少，过于频繁的充放电和充放电功率的波动都会影响其使用寿命，因此混合储能系统中的功率分配尤为重要。超级电容器能够快速响应微网的功率变化，满足了微网的大部分功率需求；蓄电池则根据直流母线的状态和系统指令采用分段恒流的方式进行充放电，只工作在额定功率pbatmax以及0.5pbatmax两种情况下。本发明在两阶段恒功率充放电策略的基础上，将蓄电池分段工作过程划分为四阶段充放电，蓄电池工作在pbatmax，0.25pbatmax，0.5pbatmax，0.75pbatmax四种功率状态下，使其充放电更接近实际情况，进一步优化了储能系统的工作过程；达到了延长蓄电池使用寿命，减少蓄电池的更换，降低成本，提高了电网运行的可靠性。

技术特征：

1.一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，所述优化配置方法包括单一储能优化配置方法和混合储能优化配置方法；

2.根据权利要求1所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，所述单一储能优化配置方法的优化配置具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，步骤一中输入直流子系统工作地点的基本信息包括用户负荷信息、环境预测信息、储能系统信息和电网交换信息；

4.根据权利要求2所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，步骤二中随机产生初始化种群的具体方法为：

5.根据权利要求1所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，所述混合储能优化配置方法的优化配置具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，步骤1中输入直流子系统工作地点的基本信息包括用户负荷信息、环境预测信息、储能系统信息和电网交换信息；

7.根据权利要求5所述的一种交直流混联系统储能优化配置方法，其特征在于，步骤2中随机产生初始化种群的具体方法为：

技术总结
一种交直流混联系统储能优化配置方法，涉及新能源储能配置方法，为了解决现有的储能配置方法没有考虑微电网的运行特点，导致电网运行可靠性低的问题。本发明的单一储能优化配置方法优化变量为光伏组件的个数、风机台数、蓄电池最大容量、蓄电池最大功率及并网变换器容量；混合储能优化配置方法优化变量为光伏组件的个数、风机台数、蓄电池最大容量、蓄电池最大功率、超级电容最大容量、超级电容最大功率以及并网变换器容量；两种方法同样采用改进微分进化算法求解包含蓄电池储能系统的直流子系统，根据求解结果优化交直流混联系统储能的配置。有益效果为延长蓄电池使用寿命，减少蓄电池的更换，降低成本，提高了电网运行的可靠性。

技术研发人员：陈鑫,刘延龙,马健程,杨晨,国怀玉,陈晓光,关万琳,荣爽,尤超,宋柏越,陈泓宇,韩瑞慧,李爽,王雪婷,丁肇印,李龙,陈爽,贾永超
受保护的技术使用者：国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6