適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法。該方法，首先，采集工業(yè)生產(chǎn)脈沖負(fù)荷數(shù)據(jù)，對脈沖負(fù)荷進(jìn)行特性分析，得到典型日脈沖負(fù)荷沖擊樣本數(shù)據(jù)；其次，確定脈沖負(fù)荷平抑相關(guān)優(yōu)化目標(biāo)及約束條件；對時頻變換后的典型日脈沖負(fù)荷數(shù)據(jù)頻域信號進(jìn)行臨界頻率搜索得到滿足最大沖擊限制的臨界頻率值；最后，考慮優(yōu)化目標(biāo)及約束條件確定超級電容儲能系統(tǒng)額定功率、額定容量和初始荷電量。本發(fā)明通過配置儲能緩解工業(yè)生產(chǎn)的脈沖性負(fù)荷對電網(wǎng)的沖擊，為脈沖負(fù)荷的超級電容儲能配置提供理論依據(jù)。
【專利說明】適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超級電容儲能配置領(lǐng)域，特別是一種適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的 超級電容配置方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大容量波動性負(fù)荷相繼出現(xiàn)，對電網(wǎng)的承受能 力和穩(wěn)定性提出了更高的要求。而微電網(wǎng)由于其本身的特點(diǎn)，系統(tǒng)慣性小，阻尼不足，不具 備大電網(wǎng)的抗擾動能力，在能量需求變化的瞬間，分布式電源無法滿足需要，所以微電網(wǎng)需 要依賴儲能裝置（ESS, Energy Storage System)來達(dá)到能量平衡。儲能對于帶有沖擊性 負(fù)荷的微電網(wǎng)來說尤為重要。
[0003] 目前國內(nèi)外對于沖擊負(fù)荷的研究主要針對大電網(wǎng)而言，主要研究了大型軋鋼廠、 超高功率電弧爐等產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)頻率和電壓的影響。而對儲能配置的研究則集中 在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)方面，提出了用于短期電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)電場儲能容量估算算法、評估了電網(wǎng) 削峰填谷的儲能系統(tǒng)容量配置的經(jīng)濟(jì)性和基于飽和控制理論的儲能裝置容量配置方法等， 對沖擊負(fù)荷場景下儲能容量配置的研究還比較少。
[0004] 本發(fā)明在分析了沖擊負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上，選擇超級電容作為儲能裝置，并以儲能 容量最小為優(yōu)化目標(biāo)，給出了沖擊負(fù)荷場景下微電網(wǎng)儲能的容量優(yōu)化配置方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超 級電容配置方法，包括如下步驟， 步驟1 :采集工業(yè)生產(chǎn)脈沖負(fù)荷數(shù)據(jù)，對脈沖負(fù)荷進(jìn)行特性分析，得到典型日脈沖負(fù)荷 沖擊樣本數(shù)據(jù)； 步驟2 :確定脈沖負(fù)荷平抑相關(guān)優(yōu)化目標(biāo)及約束條件； 步驟3 :對典型日脈沖負(fù)荷沖擊樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻變換后的頻域信號進(jìn)行臨界頻率搜 索，得到滿足最大沖擊限制的臨界頻率值； 步驟4 :考慮優(yōu)化目標(biāo)及約束條件確定超級電容儲能系統(tǒng)額定功率、額定容量和初始 荷電量。
[0007] 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述優(yōu)化目標(biāo)即經(jīng)濟(jì)成本最小化，所述約束條件包括補(bǔ)償后 最大沖擊限匍

【權(quán)利要求】
1. 一種適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法，其特征在于：包括如下步 驟， 步驟1:采集工業(yè)生產(chǎn)脈沖負(fù)荷數(shù)據(jù)，對脈沖負(fù)荷進(jìn)行特性分析，得到典型日脈沖負(fù)荷 沖擊樣本數(shù)據(jù)； 步驟2 :確定脈沖負(fù)荷平抑相關(guān)優(yōu)化目標(biāo)及約束條件； 步驟3 :對典型日脈沖負(fù)荷沖擊樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻變換后的頻域信號進(jìn)行臨界頻率搜 索，得到滿足最大沖擊限制的臨界頻率值； 步驟4 :考慮優(yōu)化目標(biāo)及約束條件確定超級電容儲能系統(tǒng)額定功率、額定容量和初始 荷電量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法，其 特征在于：所述優(yōu)化目標(biāo)即經(jīng)濟(jì)成本最小化，所述約束條件包括補(bǔ)償后最大沖擊限制
以及滿足儲能系統(tǒng)日穩(wěn)定運(yùn)行條件，其中，P為額定功率，P為最大 rM rT 沖擊限制，?為T時間段中任意時刻i、j的功率差值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法，其特征 在于：所述超級電容儲能系統(tǒng)日穩(wěn)定運(yùn)行條件，即考察時段凈充放電量守恒么甚=〇和荷電 狀態(tài)上下限約束蹈TOCf。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法，其特征 在于：所述步驟3中臨界頻率的搜索，具體過程如下： 首先，對典型日脈沖負(fù)荷沖擊樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行時域至頻域的轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)幅頻信息
，f為采樣周期，f為采樣頻率，I為采樣點(diǎn)個數(shù)； S it/ 5 S 其次，根據(jù)對典型日脈沖負(fù)荷功率樣本數(shù)據(jù)頻譜分析的結(jié)果，在確定一平滑時間窗口 后，從高頻開始逐漸向低頻延伸，通過試差法找到滿足最大沖擊限制要求的臨界頻率值 ，該頻率值將頻段范圍分為高頻段和低頻段，其中，高頻段和即待 補(bǔ)償頻段，對應(yīng)超級電容儲能系統(tǒng)需要消除的負(fù)荷功率，低頻段對應(yīng)理想目標(biāo)負(fù)荷功率，將 兩頻段幅值置零，則代表消除該頻段范圍功率波動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的適應(yīng)脈沖型負(fù)荷功率波動平抑的超級電容配置方法，其特征 在于：所述步驟4,具體方法如下： 根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷幅頻信息，進(jìn)行時頻反變換，即得到經(jīng)超級電容儲能系統(tǒng)補(bǔ)償后的目標(biāo) 負(fù)荷功率/J和超級電容儲能系統(tǒng)的充電功率/?,如下式所示,其中,? ￠0為正表示充電， 為負(fù)表不放電；
考慮儲能充放電效率fgj 同時為滿足儲能日穩(wěn)定運(yùn)行約束條件
所示：
，通過迭代計(jì)算修正目標(biāo)負(fù)荷功率D和儲能實(shí)際充電功率如下式 ln 其中為考慮充放電效率情況下使得日穩(wěn)定運(yùn)行約束條件滿足所需的修正量； 儲能的額定功率值Pir取14 (I) I序列中最大值； 根據(jù)已獲得的儲能系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)，可由以下式計(jì)算得到其額定容量蒼#;
式中，M為儲能系統(tǒng)剩余電量；此外，考慮初始荷電狀態(tài)上下限約束條件，可確定 超級電容儲能系統(tǒng)初始電荷量，由此可得：
【文檔編號】H02J3/28GK104333025SQ201410645651
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】余希, 唐田, 李喜蘭, 邱柳青, 徐敏姣, 徐青山 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 東南大學(xué)