混合储能系统容量配置方法及系统

摘要

本发明公开了一种混合储能系统容量配置方法，包括：采用滑动平均法得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，并基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率；采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率，获得蓄电池吸收的低频分量、超级电容吸收的中频分量和储能系统自身的消纳能力吸收的高频分量；以及建立混合储能成本年值的模型，基于所述低频分量、中频分量、高频分量以及所述混合储能成本年值的模型确定储能系统的容量配置。本发明充分考虑了混合储能系统平抑效果的特点，可以进一步减小平抑风功率的波动及其所需的混合储能系统的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统混合储能优化配置技术领域，具体地，涉及一种混合储能系统容量配置方法及系统。

背景技术

由于风电场的输出功率具有随机性和波动性，大规模风电并网，会对电网造成冲击，影响系统安全可靠运行，系统需增加额外旋转备用来平抑风电波动。因此，许多国家制定了间歇式电源并网标准，中国也出台了相关规定，严格限制并网风电功率的波动范围。储能系统能够实现电能的时空平移，在发电侧配置储能系统能够平抑风电功率波动，减少系统旋转备用容量，提高电网接纳风电能力。储能介质有能量型和功率型两类。能量型以蓄电池为代表，其能量密度较大，但功率密度较小且响应时间较长，适合处理能量高的低频波动功率。功率型以超级电容、飞轮和超导磁储能为代表，其功率密度大，响应时间短，可频繁充放电，但能量密度较低，适合处理能量低的高频波动功率。目前针对风电波动的平抑效果不佳，成本也较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合储能系统容量配置方法及系统，该混合储能系统容量配置方法及系统充分考虑了混合储能系统平抑效果的特点，可以进一步减小平抑风功率的波动及其所需的混合储能系统的成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种混合储能系统容量配置方法，所述混合储能系统容量配置方法包括：采用滑动平均法得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，并基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率；采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率，获得蓄电池吸收的低频分量、超级电容吸收的中频分量和储能系统自身的消纳能力吸收的高频分量；以及建立混合储能成本年值的模型，基于所述低频分量、中频分量、高频分量以及所述混合储能成本年值的模型确定储能系统的容量配置。

优选地，所述基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率包括：将所述原始风电功率与所述并网参考功率的差作为储能系统参考功率。

优选地，所述采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率包括：

对所述储能参考功率信号进行Lay层小波包分解以获得m＝2

利用预设的第一分频点n

蓄电池吸收的功率为

超级电容吸收的功率为

系统自身吸收的功率为。

优选地，所述建立混合储能成本年值的模型包括：

获取储能系统的以下成本的相关参数：初始投资成本、辅助设备成本、运行维护成本和回收价值；以及

基于所获取的所有成本的相关参数建立下述的混合储能成本年值的模型：

C

其中，C

另外，本发明还提供一种混合储能系统容量配置系统，所述混合储能系统容量配置系统包括：

储能系统参考功率计算单元，用于采用滑动平均法得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，并基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率；

分量获得单元，用于采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率，获得蓄电池吸收的低频分量、超级电容吸收的中频分量和储能系统自身的消纳能力吸收的高频分量；以及

容量配置单元，用于建立混合储能成本年值的模型，基于所述低频分量、中频分量、高频分量以及所述混合储能成本年值的模型确定储能系统的容量配置。

优选地，所述储能系统参考功率计算单元基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率包括：

所述储能系统参考功率计算单元用于将所述原始风电功率与所述并网参考功率的差作为储能系统参考功率。

优选地，所述分量获得单元包括：

小波包分解模块，用于对所述储能参考功率信号进行Lay层小波包分解以获得m＝2

分量吸收模块，用于利用预设的第一分频点n

蓄电池吸收的功率为

超级电容吸收的功率为

系统自身吸收的功率为。

优选地，所述容量配置单元用于建立混合储能成本年值的模型包括：

参数获取模块，用于获取储能系统的以下成本的相关参数：初始投资成本、辅助设备成本、运行维护成本和回收价值；以及

模型建立模块，用于基于所获取的所有成本的相关参数建立下述的混合储能成本年值的模型：

C

其中，C

另外，本发明还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述混合储能系统容量配置方法。

另外，本发明还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如上述的混合储能系统容量配置方法。

根据上述技术方案，本发明在完成经济性最优的前提下，利用混合储能方式对不同频段的功率波动分别进行平抑，相对于单一储能方式，混合储能方式对储能的性能以及容量的要求降低，储能的成本年值较低。本发明考虑了系统消纳能力，以储能系统寿命周期内的成本年值最小为目标实时平抑风电功率波动降低了储能配置过程中对超级电容的充放电能力的要求，延长了超级电容的使用寿命，进一步提升了储能的经济性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种混合储能系统容量配置方法的分解流程图；

图2是本发明的一种混合储能系统容量配置方法的方法流程图；以及

图3是本发明的一种混合储能系统容量配置系统的模块框图。

附图标记说明

1 储能系统参考功率计算单元 2 分量获得单元

3 容量配置单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明的一种混合储能系统容量配置方法的分解流程图，如图1所示，所述混合储能系统容量配置的方式主要是对原始风电功率进行滑动平均得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，再将并网参考功率与原始风电功率之间的差作为储能系统参考功率；接着对储能系统参考功率进行小波包分解得到高频分量、中频分量和低频分量，然后再进行分解以使得蓄电池、超级电容吸收、储能系统自身的消纳能力来分别进行吸收。

图2是本发明提供的一种混合储能系统容量配置方法的流程图，如图2所示，所述混合储能系统容量配置方法包括：

S201，采用滑动平均法对原始风电功率进行滑动平均得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，并基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率。

S202，采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率，获得蓄电池吸收的低频分量、超级电容吸收的中频分量和储能系统自身的消纳能力吸收的高频分量。其中，本发明中的小波包分解法将储能系统参考功率分解成了低频、中频和高频三种分量，而不同分量则采用不同的部件来进行平抑，分配成三种频率的方式可以充分发挥不同产品的特点，可以更好的实现平抑效果。

S203，建立混合储能成本年值的模型，基于所述低频分量、中频分量、高频分量以及所述混合储能成本年值的模型确定储能系统的容量配置。

优选地，所述基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率包括：将所述原始风电功率与所述并网参考功率的差作为储能系统参考功率。具体地，计算所述储能系统参考功率X(t)的公式如下所示：

x(t)＝P

其中，所述P

优选地，所述采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率的步骤包括：

对所述储能参考功率信号进行Lay层小波包分解以获得m＝2

利用预设的第一分频点n

蓄电池吸收的功率为

超级电容吸收的功率为

系统自身吸收的功率为。

其中，本发明将储能系统参考功率分解成了低频、中频和高频三种分量，因此，需要依赖于预设的第一分频点n

优选地，所述建立混合储能成本年值的模型可以包括：

获取储能系统的以下成本的相关参数：初始投资成本、辅助设备成本、运行维护成本和回收价值；以及

基于所获取的所有成本的相关参数建立下述的混合储能成本年值的模型：

C

其中，C

具体地，所有的计算公式如下所示：

初始投资成本：

C

式中，C

辅助设备成本：

C

式中,C

运行维护成本：

C

式中：C

回收价值：

C

式中：C

减少风电场所需备用容量效益：

式中，P

本发明选取单一储能和混合储能进行优化配置分析，在相同平抑效果下，计算结果如表1所示。通过表1可以看出：①采用混合储能系统可以降低储能容量配置，混合储能中电池储能功率配置相对单电池储能下降了26.55％，混合储能中超级电容器功率相对单超级电容器功率下降了15.58％；②采用混合储能系统可以降低年综合成本，混合储能系统的年综合成本相对单电池储能系统下降了15.29％，相对于超级电容器储能下降了21.35％。

表1

另外，本发明还提供一种混合储能系统容量配置系统，如图3所示，所述混合储能系统容量配置系统包括：

储能系统参考功率计算单元1，用于采用滑动平均法得到满足风电并网标准的频率范围标准的并网参考功率，并基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率；

分量获得单元2，用于采用小波包分解法分解所述储能系统参考功率，获得蓄电池吸收的低频分量、超级电容吸收的中频分量和储能系统自身的消纳能力吸收的高频分量；以及

容量配置单元3，用于建立混合储能成本年值的模型，基于所述低频分量、中频分量、高频分量以及所述混合储能成本年值的模型确定储能系统的容量配置。

优选地，所述储能系统参考功率计算单元1基于原始风电功率与所述并网参考功率计算储能系统参考功率包括：

所述储能系统参考功率计算单元1用于将所述原始风电功率与所述并网参考功率的差作为储能系统参考功率。

优选地，所述分量获得单元2包括：

小波包分解模块，用于对所述储能参考功率信号进行Lay层小波包分解以获得m＝2

分量吸收模块，用于利用预设的第一分频点n

蓄电池吸收的功率为

超级电容吸收的功率为

系统自身吸收的功率为。

优选地，所述容量配置单元3用于建立混合储能成本年值的模型包括：

参数获取模块，用于获取储能系统的以下成本的相关参数：初始投资成本、辅助设备成本、运行维护成本和回收价值；以及

模型建立模块，用于基于所获取的所有成本的相关参数建立下述的混合储能成本年值的模型：

C

其中，C

其中，所述混合储能系统容量配置系统相对于现有技术而言，具有与所述混合储能系统容量配置方法相同的区别技术特征和技术效果，在此不再赘述。

此外，本发明还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的混合储能系统容量配置方法。

此外，本发明还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如上述的混合储能系统容量配置方法。

所述混合储能系统容量配置系统包括处理器和存储器，上述储能系统参考功率计算单元、分量获得单元、容量配置单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来进一步减小平抑风功率的波动及其所需的混合储能系统的成本。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述混合储能系统容量配置方法。

本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述混合储能系统容量配置方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：(方法权项步骤，独权+从权)。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：图2所示的混合储能系统容量配置方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。