91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

作者：鄭曉敏

  儲(chǔ)能裝置可以有效改善風(fēng)電波動(dòng)性和間歇性對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的影響，實(shí)現(xiàn)輸出功率的有效控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過(guò)合理配置儲(chǔ)能容量，可以提高風(fēng)電場(chǎng)中發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越水平，改善系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性。因此，儲(chǔ)能裝置在風(fēng)電場(chǎng)的應(yīng)用是改善風(fēng)電機(jī)組輸出電能質(zhì)量的有效途徑。文獻(xiàn)[8]基于風(fēng)電功率中min級(jí)分量的特性提出了儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的計(jì)算方法，而該方法對(duì)數(shù)據(jù)分析要求較高，計(jì)算復(fù)雜；文獻(xiàn)[9]給出了大型風(fēng)場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的思路，但該方法較為依靠經(jīng)驗(yàn)且并未給出具體計(jì)算過(guò)程。文獻(xiàn)[10]提出一種考慮風(fēng)電控制策略的儲(chǔ)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，但該文獻(xiàn)只針對(duì)離網(wǎng)系統(tǒng)且未考慮系統(tǒng)能量缺失。

    綜上，本文以優(yōu)化儲(chǔ)能容量為目標(biāo)，研究?jī)?chǔ)能裝置在風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中的容量配置方法，建立基于蓄電池儲(chǔ)能的儲(chǔ)能裝置模型：以系統(tǒng)能量缺失率為指標(biāo)，詳述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)儲(chǔ)能裝置的4種運(yùn)行工況，并求解每種工況下系統(tǒng)能量缺失的計(jì)算方法：在考慮到儲(chǔ)能裝置整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的成本，并以此為優(yōu)化目標(biāo)建立優(yōu)化模型，并基于粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解；最終通過(guò)實(shí)際算例，求解得到使風(fēng)電場(chǎng)側(cè)儲(chǔ)能裝置全壽命周期成本最小的儲(chǔ)能容量，驗(yàn)證本文所提方法的正確性。

1儲(chǔ)能裝置及其數(shù)學(xué)模型

    蓄電池具有安全、穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種儲(chǔ)能裝置。本文以蓄電池作為研究對(duì)象，建立儲(chǔ)能裝置的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率大于額定參考功率時(shí)，蓄電池將多余能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，處于充電狀態(tài)，若某時(shí)刻蓄電池容量已達(dá)極限最大值，則下一時(shí)刻不再充電，多余能量通過(guò)卸荷器釋放：當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率小于額定參考功率時(shí)，蓄電池需要對(duì)輸出功率進(jìn)行補(bǔ)償，處于放電狀態(tài)，若某時(shí)刻蓄電池容量已達(dá)極限最小值，則下一時(shí)刻蓄電池不再放電。

    根據(jù)上述原則，可以根據(jù)兩類功率的相對(duì)大小確定蓄電池的充放電狀態(tài)；以蓄電池的容量剩余狀態(tài)確定蓄電池的充放電過(guò)程是否結(jié)束。本文引入兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)：①蓄電池荷電狀態(tài)標(biāo)志(SOC)，表示蓄電池的結(jié)余容量與其本身總?cè)萘康谋戎担琒OC=1表示蓄電池處于滿負(fù)荷狀態(tài)：SOC=O表示蓄電池處于空負(fù)荷狀態(tài)。②蓄電池充放電控制標(biāo)志c(t)和f(t)，c(t)和f(t)表示第t時(shí)刻，蓄電池處于充電或者放電狀態(tài)，取值只有0，1兩種。c(t)=1且f（t）=0時(shí)蓄電池處于充電狀態(tài)；c(t)=0且／c (t)=1時(shí)蓄電池處于放電狀態(tài)；c(f)=0且f(t)=0時(shí)蓄電池處于浮充電狀態(tài)；c(t)和f(t)不同時(shí)為1。

蓄電池的數(shù)學(xué)模型為

2.2目標(biāo)函數(shù)

儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化過(guò)程的主要目標(biāo)：在基本滿足電網(wǎng)調(diào)度需求的前提下，搜尋能使儲(chǔ)能裝置總成本最低的儲(chǔ)能容量值。通常情況下，儲(chǔ)能裝置的成本主要包括：一次購(gòu)置成本(Civ)、運(yùn)行維護(hù)成本(Com)、置換成本(Cde)。為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，本文建立儲(chǔ)能裝置全壽命總成本目標(biāo)，具體的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為

式中：Csu為蓄電池的單價(jià)；n為所使用的蓄電池的個(gè)數(shù)，n=np（所用蓄電池組數(shù)量）×每組中蓄電池的個(gè)數(shù)(k);考慮到蓄電池在其使用壽命內(nèi)可能發(fā)生故障，必須在留有一定備用，a為備用系數(shù)，本文中取a=5%；Comd為單個(gè)蓄電池的運(yùn)維成本；t。為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行年限；Cr為單個(gè)蓄電池的置換成本；t。為蓄電池的預(yù)計(jì)使用壽命。

2.3約束條件

    在考慮到風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)地限制以及電力系統(tǒng)運(yùn)行要求的條件下，本文建立滿足風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的約束條件。

1. 電池的安裝數(shù)量約束

式中：nb_max為風(fēng)電場(chǎng)中允許安裝蓄電池的最大數(shù)量，個(gè)。

②電池儲(chǔ)能裝置正常運(yùn)行的基本約束

③系統(tǒng)能量缺失率的約束條件

3基于粒子群優(yōu)化的容量配置求解

    風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置問(wèn)題是多約束條件的整數(shù)非線性問(wèn)題，由于粒子群算法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、效率高、魯棒性好、能大概率收斂至全局最優(yōu)解等優(yōu)點(diǎn)，且所需要的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)較少，故本文采用粒子群算法對(duì)所建立的優(yōu)化配置模型進(jìn)行計(jì)算求解。本文中，每一個(gè)粒子對(duì)應(yīng)一種可能的蓄電池配置數(shù)量，由于x=M，故搜索空間維數(shù)為1。所以，本文假設(shè)一個(gè)有m個(gè)粒子所組成的種群在所有的蓄電池安裝數(shù)量中進(jìn)行搜索。

粒子i在第t次迭代時(shí)的位置為

式中：c1，c2為兩個(gè)學(xué)習(xí)因子；r1，r2為兩個(gè)分布在(0，1)間的隨機(jī)數(shù)，其基本流程如圖1所示。

4算例分析

    為了驗(yàn)證所提儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法的可行性，利用Matlab對(duì)具體的算例進(jìn)行驗(yàn)證。算例中，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量為250 MW，假設(shè)額

定電網(wǎng)調(diào)度功率為140 MW，儲(chǔ)能系統(tǒng)的換流器T作效率為0.93，系統(tǒng)的能量缺失率約束值，最大安裝數(shù)量，假設(shè)該風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行年限為20 a。其中儲(chǔ)能裝置的單個(gè)蓄電池的具體參數(shù)：額定電壓12 V、額定容量100 A-h、運(yùn)維成本55元／a、放電效率0.8、充電效率0.9、置換成本400元／a、預(yù)使用壽命4a、單價(jià)450元。本文所提的單個(gè)蓄電池組是由80個(gè)蓄電池單體組成，儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)由多組蓄電池組構(gòu)成，蓄電池的正常運(yùn)行容量為額定容量的5~75%。

    在本例中，按照經(jīng)驗(yàn)，粒子群的粒子數(shù)取32,學(xué)習(xí)因子c．，c：都取2，隨機(jī)數(shù)r，，r：由rand函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生。算例需要考慮系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置本身安全穩(wěn)定運(yùn)行的約束條件，運(yùn)用粒子群算法進(jìn)行儲(chǔ)能裝置容量的優(yōu)化計(jì)算，同時(shí)為提高計(jì)算效率設(shè)定最大迭代次數(shù)為60次。

由于粒子群算法中各個(gè)粒子的初始位置隨機(jī)，每次的仿真波形略有不同，通過(guò)多次的仿真試驗(yàn)，得出相對(duì)較優(yōu)的結(jié)果，如圖2所示。

    由圖2中可以看出，儲(chǔ)能裝置的年平均費(fèi)用隨迭代次數(shù)的增加而不斷降低，最終趨于最小值，兩張圖的優(yōu)化結(jié)果基本一致。當(dāng)?shù)�代次�?shù)越來(lái)越多時(shí)，儲(chǔ)能裝置的年均費(fèi)用值趨于不變，說(shuō)明該算法能夠快速有效的搜尋最優(yōu)解的位置。通過(guò)優(yōu)化的程序計(jì)算可以得到當(dāng)?shù)�代次�?shù)達(dá)到49次左右以后，儲(chǔ)能裝置的年均費(fèi)用在5 265萬(wàn)元上下。

同時(shí)由式(6)~(10)的目標(biāo)函數(shù)、系統(tǒng)約束條件與蓄電池組數(shù)的函數(shù)關(guān)系，可以對(duì)應(yīng)得到與該儲(chǔ)能裝置費(fèi)用相對(duì)應(yīng)的蓄電池組個(gè)數(shù)，進(jìn)而得到儲(chǔ)能裝置的容量?jī)?yōu)化結(jié)果。在滿足儲(chǔ)能裝置運(yùn)行約束條件下，儲(chǔ)能裝置的容量?jī)?yōu)化結(jié)果見(jiàn)表1。

    由表1可知，該優(yōu)化算法能夠得出實(shí)際蓄電池組的使用個(gè)數(shù)(6 958)，并給出與之對(duì)應(yīng)的年均最小總成本（5 265.42萬(wàn)元），同時(shí)也滿足了約束條件對(duì)于最大安裝數(shù)量、能量缺失率(0.0548<0.06)的約束要求。

    綜上可知，本文所提出的儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化算法能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所需的儲(chǔ)能容量進(jìn)行有效的配置，滿足能量缺失率等電網(wǎng)安全運(yùn)行的約束條件，從而確保風(fēng)電場(chǎng)接人電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，驗(yàn)證了該配置方案的可行性與有效性，可以為風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電入網(wǎng)提供借鑒。

5總結(jié)

風(fēng)電場(chǎng)中引入儲(chǔ)能裝置，可以抑制風(fēng)電功率的波動(dòng)，提高風(fēng)電接入量，是風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電入網(wǎng)的關(guān)鍵之一。本文以儲(chǔ)能裝置的全壽命周期成本為目標(biāo)函數(shù)，以儲(chǔ)能裝置在風(fēng)電接入運(yùn)行的限制條件為約束，運(yùn)用粒子群算法優(yōu)化尋找較為合理的配置容量。本算法能夠快速有效的尋找合理的儲(chǔ)能容量配置，并確保風(fēng)電接入后的電能質(zhì)量。然而，本文僅針對(duì)蓄電池型的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行研究，且所使用的電網(wǎng)負(fù)荷較為簡(jiǎn)單，不能很好的反映電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷波動(dòng)，這些方面還有待于進(jìn)一步研究。

6摘要：為平滑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率、減少系統(tǒng)振蕩，在風(fēng)電接入時(shí)引入儲(chǔ)能裝置是有效解決方案。文章建立蓄電池的數(shù)學(xué)模型，以儲(chǔ)能裝置的全壽命周期成本為目標(biāo)函數(shù)，以風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的限制條件為約束，運(yùn)用粒子群算法優(yōu)化配置儲(chǔ)能裝置容量。最后，通過(guò)實(shí)際算例驗(yàn)證優(yōu)化配置算法的有效性與經(jīng)濟(jì)性。