本發(fā)明涉及風(fēng)電電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及用于平抑風(fēng)電波動的碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)配置方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)電作為清潔能源，目前的裝機(jī)容量和滲透率不斷提高。但風(fēng)能是一種間歇性能源，其可用性和強度受多種因素影響，如風(fēng)速、風(fēng)向、地形等。這些因素的隨機(jī)變化導(dǎo)致風(fēng)能發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性和不確定性等特點，在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)中嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的正常運行，如影響電網(wǎng)頻率穩(wěn)定、電能質(zhì)量和電網(wǎng)規(guī)劃與調(diào)度等，因此，目前風(fēng)電并網(wǎng)功率波動難以滿足電網(wǎng)考核要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于平抑風(fēng)電波動的碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)配置方法，有效平抑風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種用于平抑風(fēng)電波動的碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)配置方法，所述碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)與風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成風(fēng)儲系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合出力后接入電網(wǎng)，所述碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)包括鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

4、根據(jù)當(dāng)前時刻的風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)電出力以及前一時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出平滑值，利用移動加權(quán)平均濾波算法獲取當(dāng)前時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值，從而確定當(dāng)前時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令；

5、利用集合經(jīng)驗?zāi)B(tài)法，根據(jù)當(dāng)前時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令，分配得到鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令；

6、基于所述鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令，根據(jù)日均最小成本模型求解得到鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)的最優(yōu)額定功率與額定容量配置。

7、進(jìn)一步地，所述移動加權(quán)平均濾波算法的處理過程具體為：

8、對于每次當(dāng)前時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值的確定，均對當(dāng)前時刻風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)電出力以及前一時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出平滑值進(jìn)行加權(quán)求和，得到當(dāng)前時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值的平滑值。

9、進(jìn)一步地，所述當(dāng)前時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值的平滑值的計算表達(dá)式為：

10、ptotal(t)＝λpwp(t)+(1-λ)ptotal(t-1),λ∈[0,1]

11、式中，ptotal(t)為t時刻的風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值的平滑值，pwp(t)為t時刻的風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)電出力，ptotal(t-1)為t-1時刻的風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出值的平滑值，λ為濾波系數(shù)；

12、所述當(dāng)前時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令的計算表達(dá)式為：

13、phess(t)＝ptotal(t)-pwp(t)

14、式中，phess(t)為t時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令。

15、進(jìn)一步地，所述集合經(jīng)驗?zāi)B(tài)法具體為：

16、在時頻域中將當(dāng)前時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令分解為n個頻率高到低的本征模態(tài)與一個殘余分量，選取其中的高頻分量作為碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令，選取區(qū)中的低頻分量作為鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令。

17、進(jìn)一步地，所述鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令的計算表達(dá)式為：

18、

19、式中，plb(t)為t時刻鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令，ci(t)為t時刻分解后的第i個本征模態(tài)，rn(t)為t時刻分解后的殘余分量，j為高低頻分頻點，n為本征模態(tài)總數(shù)；

20、所述碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令的計算表達(dá)式為：

21、

22、式中，pcb(t)為t時刻碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令。

23、進(jìn)一步地，所述方法根據(jù)日均最小成本模型進(jìn)行求解的過程中還確定最優(yōu)的高低頻分頻點j。

24、進(jìn)一步地，所述鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)的額定功率配置的表達(dá)式為：

25、

26、式中，pr,lb為鋰電池儲能系統(tǒng)的額定功率，pr,cb為碳基電容儲能系統(tǒng)的額定功率，to為初始時刻，t為考核時間，plb(t)為t時刻鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令，pcb(t)為t時刻碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令，ηc,lb和ηdc,lb分別為鋰電池儲能系統(tǒng)的充電和放電效率，ηc,cb和ηdc,cb分別為碳基電容儲能系統(tǒng)的充電和放電效率。

27、進(jìn)一步地，所述鋰電池儲能系統(tǒng)的額定容量配置的表達(dá)式為：

28、

29、式中，er,lb為鋰電池儲能系統(tǒng)的額定容量，soc0,lb為鋰電池儲能系統(tǒng)的初始荷電狀態(tài)，socmin,lb和socmax,lb分別為鋰電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)上下限，pd,lb(t)為考慮充放電效率后的鋰電池儲能系統(tǒng)功率指令，ηc,lb和ηdc,lb分別為鋰電池儲能系統(tǒng)的充電和放電效率，δt為功率指令間隔，k為時刻，plb(t)為t時刻鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令；

30、所述碳基電容儲能系統(tǒng)的額定容量配置的表達(dá)式為：

31、

32、式中，er,cb為碳基電容儲能系統(tǒng)的額定容量，soc0,cb為碳基電容儲能系統(tǒng)的初始荷電狀態(tài)，socmin,cb和socmax,cb分別為碳基電容儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)上下限，pd,cb(t)為考慮充放電效率后的碳基電容儲能系統(tǒng)功率指令，ηc,cb和ηdc,cb分別為碳基電容儲能系統(tǒng)的充電和放電效率，pcb(t)為t時刻碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令。

33、進(jìn)一步地，所述日均最小成本模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

34、

35、式中，為日平均總成本，為日平均投資成本，為日平均運維成本，為日平均更換成本，為日平均報廢成本，erv為hess設(shè)備剩余殘值。

36、進(jìn)一步地，所述日均最小成本模型的約束條件表達(dá)式為：

37、

38、式中，soclb(t)和soccb(t)分別為t時刻的鋰電池儲能系統(tǒng)、碳基電容儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，socmin,cb和socmax,cb分別為碳基電容儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)上下限，socmin,lb和socmax,lb分別為鋰電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)上下限，plb(t)為t時刻鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令，pcb(t)為t時刻碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令，pr,lb為鋰電池儲能系統(tǒng)的額定功率，pr,cb為碳基電容儲能系統(tǒng)的額定功率。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

40、(1)本發(fā)明首先為風(fēng)電系統(tǒng)配置碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)，進(jìn)行聯(lián)合出力，能夠有效平抑風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，同時利用移動加權(quán)平均濾波算法，根據(jù)當(dāng)前時刻風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)電出力和歷史風(fēng)儲系統(tǒng)的功率輸出，加權(quán)求解得到當(dāng)前時刻碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)的功率指令，實現(xiàn)對當(dāng)前時刻風(fēng)儲系統(tǒng)的波動抑制，解決了風(fēng)儲系統(tǒng)前后時刻出力關(guān)聯(lián)性不強的問題，在滿足電網(wǎng)考核要求下獲得的儲能系統(tǒng)功率指令更合理。

41、(2)本發(fā)明對于碳基電容和鋰電池儲能系統(tǒng)中鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)的功率指令的分配，提出鋰電池儲能系統(tǒng)和碳基電容儲能系統(tǒng)分別承擔(dān)儲能系統(tǒng)功率指令中的高低頻分量，解決了單一儲能系統(tǒng)補償能力不足問題。

42、(3)本發(fā)明以日均最小成本為目標(biāo)值，求取碳基電容儲能系統(tǒng)和鋰電池儲能系統(tǒng)配置的額定功率與額定容量，該算法更切合實際應(yīng)用。