一種平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能 容量配置優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電由于高效、清潔的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，然而風(fēng)力風(fēng)速較大的隨機(jī)性 和波動(dòng)性影響風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，造成風(fēng)力發(fā)電站電能嚴(yán)重浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)行 風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，風(fēng)力發(fā)電有功功率變化 限值A(chǔ)Plimit參考表1 :
[0003] 表1有功功率奪化限倌椎薦表
[0004]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在于，包括： a、 制定協(xié)調(diào)控制策略，在時(shí)域下根據(jù)功率型儲(chǔ)能的能量狀態(tài)SOEi(t-l)約束經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài) 分解的分配參考功率，使用模糊控制理論WSOEi(t-l)和ASOEi(t)制定校正調(diào)節(jié)系數(shù)K。， 分配混合儲(chǔ)能的實(shí)際輸出功率； b、 基于對混合儲(chǔ)能實(shí)際輸出功率的分配結(jié)果，建立W混合儲(chǔ)能成本為目標(biāo)函數(shù)的經(jīng)濟(jì) 性模型和模型的約束條件； C、根據(jù)建立的經(jīng)濟(jì)模型和模型的約束條件，使用帶混濁擾動(dòng)和量子計(jì)算遺傳算法，優(yōu) 化混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，所述步驟a,具體包括： 步驟1 ;根據(jù)風(fēng)電場典型日的有功功率數(shù)據(jù)P"(t)，采樣時(shí)間T，共NtMdi個(gè)完備信息集下 的數(shù)據(jù)點(diǎn)，W滿足風(fēng)電并網(wǎng)要求為原則，利用滑動(dòng)平均法獲取混合儲(chǔ)能平抑風(fēng)電目標(biāo)功率 PH(t)化及并網(wǎng)功率Pe(t); 步驟2 ;在時(shí)域下根據(jù)功率型儲(chǔ)能的能量狀態(tài)SOEi (t-1)約束經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的分配參 考功率，模糊控制理論W SOEi (t-1)和A SOEi (t)為輸入制定模糊規(guī)則得到輸出校正調(diào)節(jié)系 數(shù)Kc，分配混合儲(chǔ)能的實(shí)際輸出功率，完成混合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，在步驟1中，所述獲取混合儲(chǔ)能平抑風(fēng)電目標(biāo)功率PH(t)的操作，進(jìn)一步包括： 根據(jù)風(fēng)電有功功率并網(wǎng)要求，設(shè)定滑動(dòng)平均法參數(shù)N值，并分離風(fēng)電功率P"(t)，得到 PhU)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方 法，其特征在于，所述步驟b，具體包括： 步驟3 ;建立混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性模型為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)根據(jù)儲(chǔ)能技術(shù)需求、協(xié)調(diào)控 制約束條件W及平抑波動(dòng)要求建立約束；混合儲(chǔ)能系統(tǒng)為功率型和能量型儲(chǔ)能，步驟3中 進(jìn)行混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配，即協(xié)調(diào)控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，所述步驟3,進(jìn)一步包括： 步驟3-1 ;功率型儲(chǔ)能SOEi能量狀態(tài)定義為高電能區(qū)、低電能區(qū)W及中間區(qū)，當(dāng)SOEi在 高電能區(qū)時(shí)，其具有較大的放電能力，充電能力卻很差；在低電能區(qū)時(shí)，其具有較大的充電 能力W及較差的放電能力；在中間區(qū)域具有良好的充放電能力； 步驟3-2 ;設(shè)功率型儲(chǔ)能的額定功率為Pi、容量為Qi，采樣時(shí)間為T，對t時(shí)刻W及t時(shí) 刻前N個(gè)時(shí)刻的值，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到n個(gè)本征模函數(shù)分量Aj. (tf) W及余項(xiàng)B (tf)，其 中 表示 t、t-1... t-N 個(gè)時(shí)刻；; j。！ 1. Ph (t)〉〇時(shí)，取滿足。(t) < min (Qi* (1-SOEi (t-1)，Pi)的最大i值，并令功率型儲(chǔ)能 功率Pci (t) =。(t)，旨良量型儲(chǔ)能功率為Pbi (t) = PH(t) -Pci (t); 2. PH(t)<0時(shí)，取滿足Ci(t) > max(Qi巧0Ei(t-l)，-Pi)的最大i值，并令功率型儲(chǔ)能功 率 Pci (t) =。(t)，能量型儲(chǔ)能功率為 Pbi (t) = Ph (t) -Pci (t); 3) 當(dāng) PH(t) = 0 時(shí)，Pci (t) = Pbi (t) = 0 ; 步驟3-3 ;對儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量狀態(tài)進(jìn)行分區(qū)，定義儲(chǔ)能極高能量區(qū)&，高能量區(qū)歷1，中 間區(qū)Mi，低能量區(qū)LMi，極低能量區(qū)Li，假設(shè)儲(chǔ)能SOEi工作范圍是[X U，X J，額定功率及容量 為Pi、Qi，其中i = 1、2分別表示功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)和能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)； 步驟3-4 ;根據(jù)功率型儲(chǔ)能在t時(shí)刻的能量狀態(tài)SOEi (t) W及Pea (t)在采樣時(shí)間T的估 計(jì)能量變化量A SOEi (t)，W防止功率型儲(chǔ)能過沖放為首要原則，并考慮降低能量型儲(chǔ)能充 放電改變次數(shù)，建立輸入量SOEi (t)、A SOEi (t) W及輸出量K。的模糊詞集W及隸屬度函數(shù)， 并建立模糊規(guī)則表，得到校正系數(shù)K。的模糊詞，去模糊化完成校正系數(shù)K。的計(jì)算； 步驟3-5令功率型儲(chǔ)能實(shí)際輸出功率為Pt(t) = K。沖。i(t)，則能量型儲(chǔ)能實(shí)際輸出功 率： 1)口^*)〉0時(shí)，口6(*)=111111((1-5062(*))*92，口11(*)斗。（*)); ?？赹*)<〇時(shí)，口6(*)=-111^6〇62(*)*92，？。（*)斗^*)); 3)PH(t) = 0 時(shí)，Kc= 0 ; 然后根據(jù)儲(chǔ)能實(shí)際輸出功率，更新t+1時(shí)刻混合儲(chǔ)能的能量狀態(tài)，并進(jìn)入下一時(shí)刻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方 法，其特征在于，所述步驟C，具體包括： 步驟4 ;基于步驟1、2、3,利用帶有混濁擾動(dòng)的量子遺傳算法優(yōu)化目標(biāo)，得到混合儲(chǔ)能 最佳容量配置方案；建立混合儲(chǔ)能典型天即一個(gè)周期的成本，W其成本最低為目標(biāo)函數(shù)； 并基于協(xié)調(diào)控制策略、選型儲(chǔ)能的特點(diǎn)W及有功功率波動(dòng)的平抑要求建立約束，構(gòu)成配置 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量最佳方案的目標(biāo)模型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，所述步驟4,進(jìn)一步包括： 步驟4-1 ;考慮一個(gè)典型天內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本，即儲(chǔ)能成本分為購買成本、回收盈利和 運(yùn)營成本； 步驟4-1-1購買成本和回收盈利均與儲(chǔ)能額定功率和容量有關(guān)，只計(jì)算其單位功率和 容量下的價(jià)差用
表示其中1表示功率型儲(chǔ)能、2表示能量型儲(chǔ)能、P表示功率單 價(jià)差W及0表示容量單價(jià)差； 步驟4-1-2根據(jù)混合儲(chǔ)能各自的實(shí)際出力情況，利用雨流計(jì)數(shù)法折算典型天內(nèi)功率型 和能量型儲(chǔ)能的折算充放電次數(shù)ni和n 2; 步驟4-1-3運(yùn)營成本和儲(chǔ)能的損耗程度有關(guān)，并與儲(chǔ)能循環(huán)充放電程度有關(guān)，典型天 內(nèi)儲(chǔ)能的充放電次數(shù)除W其各自的循環(huán)壽命，則可建立典型天內(nèi)混合儲(chǔ)能成本的經(jīng)濟(jì)性模 型即目標(biāo)函數(shù)min
其中功率型循環(huán)壽命Ni，能量型也 步驟4-2 ;目標(biāo)函數(shù)中包含4個(gè)變量即功率型儲(chǔ)能功率Pi及容量Q 1，、能量向儲(chǔ)能功率 P2及容量Q2; 步驟4-2-1定義域約束；考慮變量的物理意義不可能無窮大，故設(shè)定其定義域，Pi = [a。bj 且 Qi= [1。uj ; 步驟4-2-2儲(chǔ)能技術(shù)約束，考慮功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能的額定功率與容量關(guān)系，貝U T 1，其中Ti表示儲(chǔ)能在額定功率下最大充放電時(shí)間；
步驟4-2-3協(xié)調(diào)控制約束：儲(chǔ)能能量分區(qū)確保Mi區(qū)域的存在，則高能量區(qū)下限必須高 于低能量區(qū)上限，即> Xu*Qi+Pi*T ; 步驟4-2-4平抑需求約束：考慮混合儲(chǔ)能對風(fēng)電有功功 率波動(dòng)的平抑情況，建立指標(biāo)1)風(fēng)電有功功率相對波動(dòng)比Ii，
2)風(fēng)電殘余最大波動(dòng) 量12:
;; 3)能量型儲(chǔ) 能保護(hù)率13;計(jì)算在Pt(t) ^0,典型天能量型儲(chǔ)能折算后功率型循環(huán)充放電次數(shù)113，
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，所述步驟C，具體還包括： 步驟5 ;通過引入量子雙鏈編碼加快優(yōu)化進(jìn)程和提升種群多樣性，并利用量子旋轉(zhuǎn)口、 非口等操作模擬遺傳中的選擇、交叉W及變異的過程；并再判斷最優(yōu)解時(shí)，引入混濁擾動(dòng)增 加優(yōu)化算法跳出局部最優(yōu)解的可能，提高其尋找全局最優(yōu)的能量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，其特征在 于，所述步驟5,進(jìn)一步包括： 步驟5-1 ;初始化種群，產(chǎn)生N。個(gè)個(gè)體組成的種群，并設(shè)置參數(shù)，如遺傳迭代次數(shù)g = 1、最大迭代次數(shù)maxgen、染色體碼長即變量數(shù)M。、轉(zhuǎn)角初值0。、變異概率P。，混濁擾動(dòng)中 Logistic方程參數(shù)y ; 步驟5-2 ;在第1代中，將每條染色體的基因型變換成表現(xiàn)型，并計(jì)算其適應(yīng)度函數(shù)即 目標(biāo)函數(shù)，記錄當(dāng)代最優(yōu)值gy與最優(yōu)個(gè)體g ,，令全局最優(yōu)Gy= g y W及相應(yīng)的染色體G ,= gx； 步驟5-3 ;對種群中的每一個(gè)染色體上的量子位，W G,量子位為目標(biāo)，利用量子旋轉(zhuǎn)口 更新染色體； 步驟5-4 ;對種群中的染色體上的量子位，W變異概率P。選擇變異的量子位，并應(yīng)用量 子非口完成變異運(yùn)算； 步驟5-5 ;在第g代中，將每條染色體的基因型變換成表現(xiàn)型，并計(jì)算其適應(yīng)度函數(shù)即 目標(biāo)函數(shù)，記錄當(dāng)代最優(yōu)值gy與最優(yōu)個(gè)體g ,，并與g代前的最優(yōu)值Gy比較，若g y< = Gy，則 更新Gy為g y，同時(shí)更新最優(yōu)值對應(yīng)的染色體Gy為g y; 步驟5-6;計(jì)算在第g代中最優(yōu)解變化率le= (Gy(g-l)-Gy(g))/Gy(g-l)*100%，設(shè)丫 是引入混濁擾動(dòng)條件，若變化率I。高于丫則進(jìn)入步驟5-7,否則進(jìn)入步驟5-8; 步驟5-7 ;對當(dāng)前全局最優(yōu)解Gx對應(yīng)的0 d，j = 1 ;M。，用chebyshev映射產(chǎn)生混濁變 量5 d，在最優(yōu)解Gx附近擾動(dòng)，并計(jì)算擾動(dòng)后染色體g,及適應(yīng)度函數(shù)g y，若G y，則更新 全局最優(yōu)變量Gy= g y及最優(yōu)解G ,= g ,，否則不變化，進(jìn)入步驟5-9 ; 步驟5-8 ;假設(shè)擾動(dòng)次數(shù)函數(shù)K (g)，取Min; = G y (1 ;g)的第i個(gè)值且i = 1: g，并在i =1下，取Min;并與Gy之間用Tent映射產(chǎn)生動(dòng)態(tài)擾動(dòng)范圍，在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，用chebyshev

映射進(jìn)行混濁擾動(dòng)，若找到小于Gy的最優(yōu)解，令其替換G y，對應(yīng)的最優(yōu)解替換Gy;若無小于 Gy，則令i = i+l，直至i = K (g)停止，并進(jìn)入步驟5-9 ; 步驟5-9 ;令g = g+1，若g<maxgen，則返回步驟5-3 ;否則停止計(jì)算得到最優(yōu)值Gy W及 相應(yīng)的基因型G,，計(jì)算得到變量的表現(xiàn)型，配置出優(yōu)化的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，包括：制定協(xié)調(diào)控制策略，在時(shí)域下根據(jù)功率型儲(chǔ)能的能量狀態(tài)SOE1（t-1）約束經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的分配參考功率，使用模糊控制理論以SOE1（t-1）和ΔSOE1（t）制定校正調(diào)節(jié)系數(shù)Kc，分配混合儲(chǔ)能的實(shí)際輸出功率；建立以混合儲(chǔ)能成本為目標(biāo)函數(shù)的經(jīng)濟(jì)性模型和模型的約束條件；根據(jù)建立的經(jīng)濟(jì)模型和模型的約束條件，使用帶混沌擾動(dòng)和量子計(jì)算遺傳算法，優(yōu)化混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方案。本發(fā)明所述平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制對功率型儲(chǔ)能的保護(hù)以及尋優(yōu)精度高、尋優(yōu)過程計(jì)算速度快和適用范圍大的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02J3-32, H02J3-28, G06Q50-06, G06Q10-04
【公開號(hào)】CN104600728
【申請?zhí)枴緾N201410837838
【發(fā)明人】李昌陵, 何琳, 賈政豪, 孫夢潔, 楊佩源
【申請人】國網(wǎng)新疆電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月29日