應(yīng)用于平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置與協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)能源的消耗日益增長(zhǎng)，造成全球能源供應(yīng)緊張，也帶來嚴(yán)重的環(huán)保問題。開發(fā)利用間歇式能源為解決世界性能源危機(jī)與環(huán)境污染問題提供了新思路，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。而儲(chǔ)能系統(tǒng)可以吸收、釋放功率，為平抑功率波動(dòng)、提高間歇式電源接入電網(wǎng)的能力提供了有效的手段。目前各種儲(chǔ)能技術(shù)差異較大，將性能互補(bǔ)性強(qiáng)的多類型儲(chǔ)能技術(shù)組合起來，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高儲(chǔ)能的功率輸出能力、增加放電時(shí)間、延長(zhǎng)使用壽命、降低全

2、壽命周期費(fèi)用等。研究多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)（HESS）的容量配置與協(xié)調(diào)控制算法，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)提出了一種基于離散小波變換的多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置算法，以風(fēng)電場(chǎng)歷史功率數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，首先采用基于熵權(quán)法的小波函數(shù)優(yōu)化選擇算法，得到優(yōu)化小波，接著對(duì)風(fēng)功率曲線進(jìn)行離散小波變換，符合1分鐘與30分鐘兩個(gè)時(shí)間尺度功率波動(dòng)平抑指標(biāo)的風(fēng)功率低頻部分作為平滑合成輸出，然后依據(jù)風(fēng)功率波動(dòng)的變

3、化頻率分配HESS的充放電指令值，充分發(fā)揮超級(jí)電容的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)和鋰電池的能量密度高的特點(diǎn)，再經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，最終形成經(jīng)濟(jì)、有效的容量配置方案;
　　 (2)與基于離散小波變換的多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置算法相對(duì)應(yīng)，提出了基于實(shí)時(shí)小波的HESS分時(shí)段協(xié)調(diào)控制算法，利用兩級(jí)實(shí)時(shí)小波濾波:基礎(chǔ)級(jí)小波濾波，有效保證合成輸出滿足平抑指標(biāo);提高級(jí)小波濾波，去除因風(fēng)功率隨機(jī)波動(dòng)以及濾波窗口滾動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲，從而進(jìn)一步平滑了合成輸出;同時(shí)提出了主動(dòng)

4、式能量反饋控制，將儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)保持在安全充放區(qū)間。算例分析表明:在保證并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)的前提下，比常規(guī)的算法更經(jīng)濟(jì)也更能跟蹤風(fēng)功率的變化;
　　 (3)提出了基于模型預(yù)測(cè)控制的多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)分時(shí)段優(yōu)化控制算法:計(jì)算時(shí)段以未來一個(gè)控制時(shí)段使用的兩種儲(chǔ)能代價(jià)最小為優(yōu)化目標(biāo)，調(diào)用IPOPT解法器求解，優(yōu)化得到一階濾波的時(shí)間常數(shù)從而得到超級(jí)電容器的出力，并同時(shí)優(yōu)化鋰電池的出力;非計(jì)算時(shí)段利用上一個(gè)計(jì)算時(shí)段得到的時(shí)間常數(shù)計(jì)算超級(jí)電容器的

5、充放電指令值，以未來一個(gè)控制時(shí)段使用的鋰電池出力最小為目標(biāo)，只優(yōu)化鋰電池的出力。利用滾動(dòng)時(shí)域控制策略實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)各種擾動(dòng)和不確定性的能力。采用一定策略將平抑波動(dòng)約束等效轉(zhuǎn)化為線性約束，結(jié)合約束松弛技術(shù)，提高了算法的優(yōu)化成功率。為利于HESS的長(zhǎng)期運(yùn)行，提出了基于區(qū)間縮減技術(shù)的電池儲(chǔ)能容量反饋優(yōu)化控制算法和自適應(yīng)粗糙度懲罰的改進(jìn)，進(jìn)一步平滑了輸出，減小了儲(chǔ)能容量，從而在滿足波動(dòng)平抑指標(biāo)的同時(shí)，提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通過算例分析可以