基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114117930A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111461824.5H02J3/28(2006.01)(22)申请日2021.12.02H02J3/32(2006.01)H02J3/38(2006.01)(71)申请人南昌大学G06F111/06(2020.01)地址330000江西省南昌市红谷滩新区学G06F111/04(2020.01)府大道999号(72)发明人袁志鑫杨晓辉李昭辉臧紫坤温泉炜曾俊萍黄超(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人王焕巧(51)Int.Cl.G06F30/27(2020.01)G06N3/00(2006.01)G06Q10/04(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书4页说明书10页附图2页(54)发明名称基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法(57)摘要本发明公开了一种基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法。首先对双储能系统中的组件建模，然后根据可逆式水轮机在不同工作模式下的最低运行功率建立能量管理策略，以经济成本最低、碳排放量最小为优化目标，使用基于ε约束法的PSO算法对系统模型进行求解，最后使用模糊决策法得出系统的最佳容量配置方案。本发明提出的方法可以在系统为海岛地区电负荷稳定供电的同时，有效提升系统的能源利用率，并降低经济成本，减少对环境的污染。CN114117930ACN114117930A权利要求书1/4页1.基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对双储能系统的组件建模；(2)建立系统的能量管理策略；(3)建立系统的多目标优化模型；(4)运用基于ε约束法的PSO算法处理系统容量配置的多目标优化问题；(5)运用数学模糊决策法得出系统的最佳容量配置。2.根据权利要求1所述的基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤(1)中双储能系统的组件包括光伏阵列、上水库、可逆式水轮机、蓄电池，各组件采用如下步骤进行建模：(1‑1)光伏阵列：Epv(t)＝ApvI(t)ηpv(t)ηpv(t)＝ηref[1‑βpvTc(t)‑Tref+γLogI(t)](1‑2)上水库和可逆式水轮机：(1‑3)蓄电池：式中：Epv(t)、ηpv(t)为光伏阵列的输出功率和实际发电效率；Apv是光伏板铺设的总面积，I(t)为辐照强度；βpv、γ、Tref、ηref分别为太阳能辐照系数、温度系数以及光伏阵列额定温度、额定效率；Tc、Tnoct为光伏工作时的实际温度和额定温度，Ta(t)为逐时环境温度；UR(t)为时刻上水库中的水量；τ为上水库一天的自放电率；知分别为可逆式水轮机抽水和发电时的水流速；ηp和ηt分别为可逆式水轮机处于抽水模式和发电模式时的综合效率；知分别为可逆式水轮机的抽水功率和发电功率；ρ为海水密度；g为重力加速度；h为上水库与下水库之间的高度差；为可逆式水轮机处于发电模式下的标称水流2CN114117930A权利要求书2/4页速；Eb(t)为蓄电池的储电量，σ是蓄电池一天的自放电率；和分别为蓄电池的输入和输出的功率，Pdv是净负荷，为电负荷与光伏输出功率的差值。3.根据权利要求1所述的基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立的能量管理策略具体为：引入可逆式水轮机的两个最低运行系数，得出可逆式水轮机在抽水和发电模式下的最小运行功率和最大运行功率式中，α和β分别为可逆式水轮机在抽水和发电模式下的最低运行系数；当光伏输出功率大于电负荷时，且差值大于时，系统的盈余电能将作为抽水蓄能的抽水功率，而当水库已达上限值或盈余电能超过时，多余的电能将被充入未满状态的蓄电池中，向电网售卖电能则是蓄电池充满后的选择；当光伏输出功率小于电负荷时，优先由抽水蓄能发电补足不足电负荷，其次是蓄电池放电，最后是向电网购买电能。4.根据权利要求1所述的基于ε约束法的并网双储能系统容量优化配置方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述多目标优化模型的目标函数包括年最低经济成本、年最低碳排放量，具体如下：Cdef＝CdPdef式中：F1、F2分别为系统的年经济成本、年碳排放量；k为系统组件的种类，包括光伏阵列、可逆式水轮机、上水库、蓄电池；分别为第k种组件的初始投资、替换、运行维护成本；分别为组件的单位初始投资成本、单位运行维护成本、单位3CN114117930A权利要求书3/4页替换成本；为组件在系统生命周期内的更换次数；R为系统的资本回收系数；i为折现率；Lp为系统的总寿命，为20年；Cgric为系统向电网的购电支出及售电收入的差值；Ce、Cg分别为系统向电网购电的电价