本發(fā)明涉及一種基于冒泡排序的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件優(yōu)化運(yùn)行方法，屬于風(fēng)電控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于風(fēng)速的波動(dòng)性和不確定性，使得大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)在節(jié)能減排的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。目前，隨著儲(chǔ)能元件的成本降低及儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)一步提升，近年來越來越多的研究人員致力于將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于改善風(fēng)電的波動(dòng)性?，F(xiàn)已有相關(guān)研究將儲(chǔ)能技術(shù)接入包含風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電系統(tǒng)，并進(jìn)行可靠性評(píng)估。

一般包含風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能元件的發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析主要分為系統(tǒng)內(nèi)各元件狀態(tài)抽取、風(fēng)電場(chǎng)各項(xiàng)參數(shù)、儲(chǔ)能元件的參數(shù)及運(yùn)行策略。目前關(guān)于元件狀態(tài)抽取主要分為解析法和模擬法，模擬法又稱蒙特卡洛方法，蒙特卡洛方法主要分為序貫蒙特卡洛方法和非序貫蒙特卡洛方法。關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)各項(xiàng)參數(shù)的研究，主要是指風(fēng)速的產(chǎn)生、風(fēng)機(jī)的位置、風(fēng)電場(chǎng)間的影響因子、尾流效應(yīng)、允許風(fēng)電最大接入比例等。關(guān)于儲(chǔ)能元件部分，目前研究多集中于儲(chǔ)能元件的充放電速度、最大放電深度、容量、接入位置以及儲(chǔ)能策略。

目前已有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能元件的運(yùn)行方式即儲(chǔ)能策略進(jìn)行研究，但是大多數(shù)文件的儲(chǔ)能策略是傳統(tǒng)儲(chǔ)能策略或者滿充滿放策略，并且往往將多個(gè)儲(chǔ)能元件等效為一個(gè)或兩個(gè)大型儲(chǔ)能元件，忽略元件的故障停運(yùn)，并且考慮的情況較少。少量文獻(xiàn)考慮了風(fēng)電接入比例，制定相應(yīng)的儲(chǔ)能策略，但是一般情況下忽略在風(fēng)電場(chǎng)提供的電能超過風(fēng)電接入比例，并且不滿足系統(tǒng)負(fù)荷情況下的溢出風(fēng)電，導(dǎo)致這部分電量的損失。極少數(shù)文獻(xiàn)考慮到了這部分風(fēng)電，但是仍是按照元件原始編號(hào)對(duì)這部分風(fēng)電進(jìn)行存儲(chǔ)，并未按照儲(chǔ)能元件內(nèi)部剩余電量的優(yōu)先順序?qū)?chǔ)能策略進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于冒泡排序的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件優(yōu)化運(yùn)行方法，將所有處于故障狀態(tài)的儲(chǔ)能元件容量清零并使之不參與充放電過程，按照剩余的儲(chǔ)能元件在這一時(shí)刻內(nèi)部存儲(chǔ)電量的由高到低的順利進(jìn)行充電，在風(fēng)電場(chǎng)提供的電能超過風(fēng)電接入比例，并且不滿足系統(tǒng)負(fù)荷情況下，使風(fēng)電利用率進(jìn)一步提升。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于冒泡排序的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件優(yōu)化運(yùn)行方法，包括以下步驟：

1)參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括：時(shí)間參數(shù)t、仿真次數(shù)n、系統(tǒng)年均缺電量eens、系統(tǒng)缺電概率lolp和年均缺電時(shí)間lolt，初始化結(jié)果為：t為一年8760小時(shí)，n為1000次，eens、lolp、lole初始值均為0；

2)根據(jù)ieee-rbts可靠性測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到常規(guī)機(jī)組的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；將常規(guī)機(jī)組的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列乘以常規(guī)機(jī)組的額定功率，得到一年內(nèi)每臺(tái)常規(guī)機(jī)組每小時(shí)的出力；將每小時(shí)各個(gè)常規(guī)機(jī)組的出力求和，得到整個(gè)rbts系統(tǒng)一年的時(shí)序出力；

3)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，基于最小信息準(zhǔn)則確定風(fēng)電場(chǎng)的自回歸滑動(dòng)平均模型即arma模型階數(shù)；

4)根據(jù)所述步驟3)得到的風(fēng)電場(chǎng)的arma模型階數(shù)及風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，在matlab中調(diào)用armax函數(shù)模擬產(chǎn)生風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)；

5)根據(jù)風(fēng)機(jī)的故障率、修復(fù)率，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到風(fēng)機(jī)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；

6)根據(jù)步驟4)的風(fēng)速數(shù)據(jù)和步驟5)的狀態(tài)序列，結(jié)合風(fēng)機(jī)的風(fēng)速—功率特性曲線，得到風(fēng)電場(chǎng)一年時(shí)間內(nèi)的功率序列；

7)根據(jù)步驟2)得到的常規(guī)機(jī)組的時(shí)序出力gc(t)和步驟6)得到的風(fēng)電場(chǎng)的功率序列g(shù)w(t)，系統(tǒng)負(fù)荷為pl(t)，考慮風(fēng)電允許接入比例得到每個(gè)時(shí)刻下的系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩風(fēng)電電量δgw(t)；

8)根據(jù)第m臺(tái)儲(chǔ)能元件的故障率和修復(fù)率，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到儲(chǔ)能元件的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；

9)利用步驟8)的狀態(tài)序列中狀態(tài)值是否為0判斷當(dāng)前時(shí)刻是否為故障狀態(tài)，若為0表示該儲(chǔ)能元件處于故障狀態(tài)，則當(dāng)前時(shí)刻的儲(chǔ)能元件的電量清零；

10)當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿足條件a時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)過剩電量δe(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量；轉(zhuǎn)入步驟12)；

11)當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿足條件a時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩的風(fēng)電電量δgw(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量；轉(zhuǎn)入步驟12)；

12)將確定的儲(chǔ)能元件充電電量或放電電量δeb(i,t)和t時(shí)刻剩余電量eb(i,t)相加即可得到下一時(shí)刻各儲(chǔ)能元件的剩余電量δeb(i,t+1)；

13)若執(zhí)行步驟10)或者步驟11)后，系統(tǒng)過剩電量δe(t)<0，則此時(shí)刻系統(tǒng)處于缺電狀態(tài)，缺電量記為se(t)，且se(t)＝-δe(t)，同時(shí)系統(tǒng)缺電時(shí)間加1，lole＝lole+1；

14)令時(shí)間遞增1，即t＝t+1，重復(fù)步驟10)到步驟13)，直到t>8760；

15)計(jì)算一年的缺電量eens，其值為一年內(nèi)所有se(t)的總和；

16)計(jì)算仿真疊加缺電量eens＝eens+eens，重復(fù)步驟2)到步驟16)，每循環(huán)一次，仿真次數(shù)加1，直到仿真次數(shù)達(dá)到n，其中，eens的初始值為0；

17)計(jì)算系統(tǒng)年均缺電量eens＝eens/n，系統(tǒng)年均缺電小時(shí)數(shù)lolt＝lole/n，系統(tǒng)缺電概率lolp＝lolt/8760。

前述的步驟2)，步驟5)和步驟8)中，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到常規(guī)機(jī)組/風(fēng)機(jī)/儲(chǔ)能元件的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列，具體步驟如下：

2-1)，在[0,1]之間產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)u1、u2；

2-2)，根據(jù)第i臺(tái)常規(guī)機(jī)組/風(fēng)機(jī)/儲(chǔ)能元件的故障率λi和修復(fù)率μi，得到一次平均無故障工作時(shí)間一次平均修復(fù)時(shí)間mttf＝-ln(u2)/μi；

2-3)，重復(fù)步驟2-2)，直到該常規(guī)機(jī)組/風(fēng)機(jī)/儲(chǔ)能元件所有的mttr和mttf之和超過一年8760個(gè)小時(shí)；

2-4)，將8760個(gè)小時(shí)中所有mttr時(shí)間內(nèi)常規(guī)機(jī)組狀態(tài)記為1，表示常規(guī)機(jī)組正常運(yùn)行；mttf時(shí)間內(nèi)常規(guī)機(jī)組狀態(tài)記為0，表示常規(guī)機(jī)組故障，得到一年內(nèi)繼續(xù)的常規(guī)機(jī)組/風(fēng)機(jī)/儲(chǔ)能元件的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列；

2-5)，重復(fù)步驟2-2)到2-4)，直到獲取rbts系統(tǒng)內(nèi)所有常規(guī)機(jī)組/風(fēng)機(jī)/儲(chǔ)能元件的狀態(tài)序列。

前述的步驟6)風(fēng)電場(chǎng)一年時(shí)間內(nèi)的功率序列，具體包含以下步驟：

6-1)，根據(jù)切入風(fēng)速vci和額定風(fēng)速vr，計(jì)算特性參數(shù)a、b、c：

6-2)根據(jù)步驟4)中模擬出的風(fēng)速數(shù)據(jù)，得到正常運(yùn)行下，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每小時(shí)的功率pt，將pt按照時(shí)間順序排列即可得到風(fēng)機(jī)一年的功率序列p，

其中，vt表示風(fēng)速，vco表示切出風(fēng)速，pw為風(fēng)機(jī)的額定功率；

6-3)將步驟5)得到的每臺(tái)風(fēng)機(jī)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列點(diǎn)乘功率序列p，即可得到考慮風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)的功率序列p'；

6-4)將每小時(shí)內(nèi)各風(fēng)機(jī)的功率序列p'求和即可得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)每小時(shí)的實(shí)際功率。

前述的步驟7)中，求解系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩風(fēng)電電量δgw(t)，具體包含以下步驟：

7-1)考慮“風(fēng)電超出允許接入比例而系統(tǒng)吸收允許接入的風(fēng)電后仍處于缺電狀態(tài)”這一條件，將此條件記為條件a：

7-2)風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿足條件a時(shí)，系統(tǒng)過剩電量δe(t)如下，δe(t)正值表示過剩的電量，δe(t)為負(fù)表示系統(tǒng)實(shí)際缺電的電量：

7-3)當(dāng)風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿足條件a時(shí)，系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩風(fēng)電電量δgw(t)如下：

前述的步驟10)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量，具體求解過程如下：

10-1)參數(shù)初始化，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有m臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為ee，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為eb(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為pm；

10-2)根據(jù)步驟7-2)得到系統(tǒng)t時(shí)刻的過剩的電量或者缺電的電量δe(t)，

若δe(t)為正，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收此過剩的電量，求解第i臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量δeb(i,t)，具體過程如下：

10-2-1)根據(jù)步驟9)，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-1)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-2)；

10-2-2)對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大吸收的電量δeb0(i,t)如下：

10-2-3)考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

10-2-4)對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件吸收了電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(i,t)

10-2-5)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-2)到10-2-4)，直至δe(t)為零或i>m，即所有儲(chǔ)能元件充電結(jié)束；

若δe(t)為負(fù)，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充系統(tǒng)此時(shí)的缺電電量，求解第i臺(tái)儲(chǔ)能元件的放電電量δeb(i,t)，具體過程如下：

10-2-a)，根據(jù)步驟9)，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-a)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-b)；

10-2-b)對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大放電的電量δeb0(i,t)如下：

10-2-c)考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

10-2-d)對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備放出了電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(i,t)

10-2-e)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-b)到10-2-d)，直至δe(t)為零或i>m，即所有儲(chǔ)能元件放電結(jié)束。

前述的步驟11)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量，具體求解過程如下：

11-1)參數(shù)初始化，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有m臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為ee，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為eb(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為pm；

11-2)根據(jù)步驟7-3)得到系統(tǒng)t時(shí)刻的系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩的風(fēng)電電量δgw(t)；根據(jù)冒泡排序的算法，將t時(shí)刻的儲(chǔ)能元件按照此刻儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,t)的多少?gòu)母叩降团判?，并進(jìn)行編號(hào)，得到儲(chǔ)能元件的優(yōu)先放電順序；

優(yōu)先放電排序方法如下：

11-2-1)初始化儲(chǔ)能元件的放電順序數(shù)組s，數(shù)組內(nèi)有m個(gè)元素，m個(gè)元素的初始值s(1)——s(m)依次為1至m；

11-2-2)建立一個(gè)新的儲(chǔ)能元件剩余電量數(shù)組e，將原始剩余電量數(shù)組eb中所有值賦值給此e數(shù)組；

11-2-3)設(shè)置兩層循環(huán)，第一層循環(huán)1≤i≤m-1，第二層循環(huán)1≤j≤m-i，i，j初始值均設(shè)置為1；

11-2-4)第一層循環(huán)，初始值i＝1；

11-2-5)第二層循環(huán)，對(duì)任意一個(gè)i值，其初始值j＝1；

11-2-6)對(duì)于第j個(gè)儲(chǔ)能元件，如果其存儲(chǔ)的電量e(j)小于第j+1個(gè)儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)的電量e(j+1)，則交換剩余電量數(shù)組e中兩者的電量，同時(shí)交換放電順序數(shù)組s中兩者的編號(hào)，然后轉(zhuǎn)入步驟11-2-7)；如果e(j)不小于e(j+1)，則直接轉(zhuǎn)入步驟11-2-7)；

11-2-7)令j遞增1，即j＝j(luò)+1，若滿足j≤m-i，則轉(zhuǎn)入步驟11-2-6)，否則轉(zhuǎn)入步驟11-2-8)；

11-2-8)令i遞增1，即i＝i+1，若滿足i≤m-1，則轉(zhuǎn)入步驟11-2-5)，否則，轉(zhuǎn)入步驟11-2-9)；

11-2-9)循環(huán)結(jié)束，得到優(yōu)先放電順序數(shù)組s，s(1)存放了最大剩余電量的設(shè)備序號(hào)，s(2)存放了剩余電量排第二的設(shè)備序號(hào)，依此類推，直到第m個(gè)元素即s(m)存放了最少剩余電量的設(shè)備編號(hào)；

11-3)根據(jù)確立的優(yōu)先放電順序數(shù)組s，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的放電電量δeb(k,t)，具體過程如下：

11-3-1)令i＝1；

11-3-2)令k＝s(i)；

11-3-3)根據(jù)步驟9)，判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-3-2)；若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-3-4)；

11-3-4)對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大放電電量δeb0(k,t)如下：

11-3-5)考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

11-3-6)對(duì)于第s(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備放出了電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(k,t)

11-3-7)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-3-2)到11-3-6)，直至δe(t)為零或i>m，即所有設(shè)備放電結(jié)束；

11-4)若i>m，直接轉(zhuǎn)步驟12)；否則剩余未參與放電的儲(chǔ)能元件可吸收過剩的風(fēng)電電量δgw(t)，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量δeb(k,t)，具體過程如下：

11-4-1)令k＝s(i)；

11-4-2)根據(jù)步驟9)判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-4-1)，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-4-3)；

11-4-3)對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大吸收的電量δeb0(k,t)如下：

11-4-4)考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)設(shè)備每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

11-4-5)對(duì)于第s(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備吸收了電量，因此修正δgw(t)，

δgw(t)＝δgw(t)-δeb(i,t)

11-4-6)令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-4-1)到11-4-5)直至δgw(t)為零或i>m，即所有設(shè)備充電結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明考慮風(fēng)電機(jī)組的故障模型、儲(chǔ)能元件的故障模型、風(fēng)電允許接入比例等因素。在風(fēng)電場(chǎng)提供的電能超過風(fēng)電接入比例，并且不滿足系統(tǒng)負(fù)荷情況下，本發(fā)明方法可以避免傳統(tǒng)策略按照儲(chǔ)能元件原始順序進(jìn)行充放電所帶來的電量損失，相比傳統(tǒng)方法能夠向系統(tǒng)提供相同或者更多的充電儲(chǔ)能元件，因此能夠使風(fēng)電利用率進(jìn)一步提升，提高了發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明中計(jì)算儲(chǔ)能元件優(yōu)先放電順序的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的基于冒泡排序的包含風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能元件運(yùn)行方法，包括以下步驟：

步驟1，參數(shù)初始化，參數(shù)包括：時(shí)間參數(shù)t、仿真次數(shù)n、系統(tǒng)年均缺電量eens、系統(tǒng)缺電概率lolp和年均缺電時(shí)間lolt，初始化結(jié)果為：t為一年8760小時(shí)，n為1000次，eens、lolp、lole初始值為0。

步驟2，根據(jù)ieee-rbts可靠性測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到常規(guī)機(jī)組的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列，結(jié)合每臺(tái)常規(guī)機(jī)組的額定功率，得到rbts系統(tǒng)一年的時(shí)序出力。

具體包含以下步驟：

步驟2-1，在[0,1]之間產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)u1、u2。

步驟2-2，根據(jù)第i臺(tái)常規(guī)機(jī)組的故障率λi和修復(fù)率μi，得到一次平均無故障工作時(shí)間一次平均修復(fù)時(shí)間mttf＝-ln(u2)/μi。

步驟2-3，重復(fù)步驟2-2，直到該常規(guī)機(jī)組所有的mttr和mttf之和超過一年8760個(gè)小時(shí)。

步驟2-4，將8760個(gè)小時(shí)中所有mttr時(shí)間內(nèi)常規(guī)機(jī)組狀態(tài)記為1，表示常規(guī)機(jī)組正常運(yùn)行；mttf時(shí)間內(nèi)常規(guī)機(jī)組狀態(tài)記為0，表示常規(guī)機(jī)組故障，得到一年內(nèi)繼續(xù)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列。

步驟2-5，重復(fù)步驟2-2到2-4，直到獲取rbts系統(tǒng)內(nèi)所有常規(guī)機(jī)組的狀態(tài)序列。

步驟2-6，將常規(guī)機(jī)組的狀態(tài)序列乘以常規(guī)機(jī)組的額定功率，得到一年內(nèi)每臺(tái)常規(guī)機(jī)組每小時(shí)的出力。

步驟2-7，將每小時(shí)各個(gè)常規(guī)機(jī)組的出力求和，得到整個(gè)rbts系統(tǒng)一年的時(shí)序出力。

步驟3，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，基于最小信息準(zhǔn)則(aic原則)確定風(fēng)電場(chǎng)的自回歸滑動(dòng)平均模型即arma模型階數(shù)。

步驟4，根據(jù)步驟3所得到的風(fēng)電場(chǎng)的arma模型階數(shù)及風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，在matlab中調(diào)用armax函數(shù)模擬產(chǎn)生風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)。

步驟5，根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)(故障率、修復(fù)率)，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到風(fēng)機(jī)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列，具體過程同步驟2-1到步驟2-5。

步驟6，根據(jù)步驟4和步驟5，結(jié)合風(fēng)機(jī)的風(fēng)速—功率特性曲線，得到風(fēng)電場(chǎng)一年時(shí)間內(nèi)的功率序列。

具體包含以下步驟：

步驟6-1，根據(jù)切入風(fēng)速vci和額定風(fēng)速vr，計(jì)算特性參數(shù)a、b、c：

步驟6-2，根據(jù)步驟4中模擬出的風(fēng)速數(shù)據(jù)，得到正常運(yùn)行下，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每小時(shí)的功率pt，將pt按照時(shí)間順序排列即可得到一年的功率序列p，

其中，vt表示風(fēng)速，vco表示切出風(fēng)速，pw為風(fēng)機(jī)的額定功率。

步驟6-3，將步驟5得到的每臺(tái)風(fēng)機(jī)的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列點(diǎn)乘功率序列p，即可得到考慮風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)的功率序列p'。

步驟6-4，將每小時(shí)內(nèi)各風(fēng)機(jī)的功率序列p'求和即可得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)每小時(shí)的實(shí)際功率。

步驟7，根據(jù)步驟2得到的常規(guī)機(jī)組的時(shí)序出力gc(t)和步驟6得到的風(fēng)電場(chǎng)的時(shí)序出力gw(t)，系統(tǒng)負(fù)荷為pl(t)，考慮風(fēng)電允許接入比例得到每個(gè)時(shí)刻下的系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩風(fēng)電電量δgw(t)，具體包含以下步驟：

步驟7-1：考慮一種特殊情況，“風(fēng)電超出允許接入比例而系統(tǒng)吸收允許接入的風(fēng)電后仍處于缺電狀態(tài)”這一條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式如式下，將此條件記為條件a：

步驟7-2：風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿足條件a時(shí)，系統(tǒng)過剩電量δe(t)如下，δe(t)正值表示過剩的電量，δe(t)為負(fù)表示系統(tǒng)實(shí)際缺電的電量：

步驟7-3：當(dāng)風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿足條件a時(shí)，系統(tǒng)過剩電量δe(t)和過剩風(fēng)電電量δgw(t)如下：

步驟8，根據(jù)第m臺(tái)儲(chǔ)能元件的故障率和修復(fù)率，運(yùn)用序貫蒙特卡洛方法模擬得到儲(chǔ)能元件的“故障—運(yùn)行”狀態(tài)序列，具體過程同步驟2-2到步驟2-5。

步驟9，利用步驟8的狀態(tài)序列中狀態(tài)值是否為0判斷當(dāng)前時(shí)刻是否為故障狀態(tài)。若為0表示該儲(chǔ)能元件處于故障狀態(tài)，則當(dāng)前時(shí)刻的儲(chǔ)能元件的電量清零。

步驟10，當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力不滿足條件a時(shí)，那么儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)步驟7-2中系統(tǒng)過剩電量δe(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量。

具體過程如下：

步驟10-1，參數(shù)初始化。儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有m臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為ee，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為eb(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為pm。

步驟10-2，根據(jù)步驟7-2得到系統(tǒng)t時(shí)刻的過剩的電量或者缺電的電量δe(t)，若δe(t)為正，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收此過剩的電量，以此確立每臺(tái)機(jī)組的充電電量，δeb(i,t)為正，表示第i臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量。

具體過程如下：

步驟10-2-1，根據(jù)步驟9，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-1，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-2。

步驟10-2-2，對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大吸收的電量δeb0(i,t)如下：

步驟10-2-3，考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

步驟10-2-4，對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)儲(chǔ)能元件吸收了部分電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(i,t)

步驟10-2-5，令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-2到10-2-4，直至δe(t)為零或i>m，即所有儲(chǔ)能元件充電結(jié)束。

若δe(t)為負(fù)，則此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充系統(tǒng)此時(shí)的缺電電量，因此確立每臺(tái)機(jī)組的放電電量，δeb(i,t)為負(fù)，表示該儲(chǔ)能元件的放電電量，具體過程如下：

步驟10-2-a，根據(jù)步驟9，判斷第i臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則i＝i+1，重新執(zhí)行步驟10-2-a，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10-2-b。

步驟10-2-b，對(duì)于第i臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大放電的電量δeb0(i,t)如下：

步驟10-2-c，考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

步驟10-2-d，對(duì)于第i+1個(gè)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備放出了部分電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(i,t)

步驟10-2-e，令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟10-2-b到10-2-d，直至δe(t)為零或i>m，即所有儲(chǔ)能元件放電結(jié)束。

步驟11：當(dāng)t時(shí)刻風(fēng)電和常規(guī)機(jī)組出力滿足條件a時(shí)，那么儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)步驟7-3中系統(tǒng)缺電量δe(t)和過剩的風(fēng)電電量δgw(t)，確定t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際的充放電量。

具體過程如下：

步驟11-1，參數(shù)初始化。儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)共有m臺(tái)儲(chǔ)能元件，每臺(tái)儲(chǔ)能元件的額定容量為ee，t時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量為eb(i,t)，初始時(shí)刻第i臺(tái)儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,0)為0，即所有儲(chǔ)能元件初始時(shí)刻的剩余電量均為0，每小時(shí)的最大充放電功率為pm。

步驟11-2，根據(jù)步驟7-3得到系統(tǒng)t時(shí)刻的缺電的電量δe(t)和過剩的風(fēng)電電量δgw(t)。

步驟11-3，根據(jù)冒泡排序的算法，將t時(shí)刻的儲(chǔ)能元件按照此刻儲(chǔ)能元件剩余電量eb(i,t)的多少?gòu)母叩降团判颍⑦M(jìn)行編號(hào)，得到儲(chǔ)能元件的優(yōu)先放電順序。

排序方法參見圖2，具體包含以下步驟：

步驟11-3-1，初始化儲(chǔ)能元件的放電順序數(shù)組s，數(shù)組內(nèi)有m個(gè)元素，m個(gè)元素的初始值s(1)——s(m)依次為1至m。

步驟11-3-2，建立一個(gè)新的儲(chǔ)能元件剩余電量數(shù)組e，將原始剩余電量數(shù)組eb中所有值賦值給此e數(shù)組，此步驟目的在于保證以下各步操作對(duì)原始剩余電量數(shù)組eb不造成改變。

步驟11-3-3，冒泡排序算法中有兩層循環(huán)，第一層循環(huán)1≤i≤m-1，第二層循環(huán)1≤j≤m-i。i，j初始值均設(shè)置為1。第一層循環(huán)的意義在于進(jìn)行m-1次第二層循環(huán)，可選出m-1個(gè)最大值。第二層循環(huán)的意義是在m-i個(gè)設(shè)備中選擇出最大值，保證前一次得出的最大值不包含在當(dāng)前的比較值當(dāng)中。m-1次選擇最大值后，還剩余1個(gè)元素值可不必比較。

步驟11-3-4，第一層循環(huán)，初始值i＝1。

步驟11-3-5，第二層循環(huán)，對(duì)任意一個(gè)i值，其初始值j＝1。

步驟11-3-6，對(duì)于第j個(gè)儲(chǔ)能元件，如果其存儲(chǔ)的電量e(j)小于第j+1個(gè)儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)的電量e(j+1)，則交換剩余電量數(shù)組e中兩者的電量，同時(shí)交換放電順序數(shù)組s中兩者的編號(hào)，然后轉(zhuǎn)入步驟11-3-7；如果e(j)不小于e(j+1)，則直接轉(zhuǎn)入步驟11-3-7。

步驟11-3-7，令j遞增1，即j＝j(luò)+1。若滿足j≤m-i，則轉(zhuǎn)入步驟11-3-6，否則轉(zhuǎn)入步驟11-3-8。

步驟11-3-8，令i遞增1，即i＝i+1。若滿足i≤m-1，則轉(zhuǎn)入步驟11-3-5，否則，轉(zhuǎn)入步驟11-3-9。

步驟11-3-9，循環(huán)結(jié)束，得到優(yōu)先放電順序數(shù)組s。s(1)存放了最大剩余電量的設(shè)備序號(hào)，s(2)存放了剩余電量排第二的設(shè)備序號(hào)，依此類推，直到第m個(gè)元素即s(m)存放了最少剩余電量的設(shè)備編號(hào)。

步驟11-4，根據(jù)確立的優(yōu)先放電順序數(shù)組s，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的放電電量δeb(k,t)，以補(bǔ)充系統(tǒng)缺電量，δeb(k,t)為負(fù)值表示放電電量。

具體過程如下：

步驟11-4-1，i＝1。

步驟11-4-2，k＝s(i)。

步驟11-4-3，根據(jù)步驟9，判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-4-2。若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-4-4。

步驟11-4-4，對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大放電電量δeb0(k,t)如下：

步驟11-4-5，考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)儲(chǔ)能元件每小時(shí)的實(shí)際放電電量如下：

步驟11-4-6，對(duì)于第s(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備放出了部分電量，因此修正δe(t)，

δe(t)＝δe(t)-δeb(k,t)

步驟11-4-7，令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-4-2到11-4-6，直至δe(t)為零或i>m，即所有設(shè)備放電結(jié)束。

步驟11-5，若i>m，直接轉(zhuǎn)入步驟12。否則剩余未參與放電的儲(chǔ)能元件可吸收過剩的風(fēng)電電量δgw(t)，確立每臺(tái)儲(chǔ)能元件的充電電量δeb(k,t)，δeb(k,t)為正值，表示充電電量。

具體過程如下：

步驟11-5-1，k＝s(i)。

步驟11-5-2，根據(jù)步驟9，判斷第k臺(tái)儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的狀態(tài)，若為故障狀態(tài)，則令i＝i+1，重新執(zhí)行步驟11-5-1，若為正常狀態(tài)，則執(zhí)行步驟11-5-3。

步驟11-5-3，對(duì)于第k臺(tái)儲(chǔ)能元件，該設(shè)備最大吸收的電量δeb0(k,t)如下：

步驟11-5-4，考慮每小時(shí)的最大充放電功率pm，那么每臺(tái)設(shè)備每小時(shí)的實(shí)際充電電量如下：

步驟11-5-5，對(duì)于第s(i+1)臺(tái)儲(chǔ)能元件，因?yàn)榍耙粋€(gè)設(shè)備吸收了部分電量，因此修正δgw(t)，

δgw(t)＝δgw(t)-δeb(i,t)

步驟11-5-6，令i遞增1，即i＝i+1，重復(fù)步驟11-5-1到11-5-5直至δgw(t)為零或i>m，即所有設(shè)備充電結(jié)束。

步驟12，將步驟10或步驟11確立的儲(chǔ)能元件充電電量或放電電量δeb(i,t)和t時(shí)刻剩余電量eb(i,t)相加即可得到下一時(shí)刻各儲(chǔ)能元件的剩余電量δeb(i,t+1)。

步驟13，根據(jù)步驟10或步驟11得到系統(tǒng)t時(shí)刻的缺電量。若執(zhí)行步驟10或者步驟11后，δe(t)<0，則說明此時(shí)刻系統(tǒng)處于缺電狀態(tài)，缺電量記為se(t)，且se(t)＝-δe(t)，同時(shí)系統(tǒng)缺電時(shí)間lole＝lole+1。

步驟14，令t＝t+1，重復(fù)步驟10到步驟13，直到t>8760。

步驟15，計(jì)算一年的缺電量eens，其值為一年內(nèi)所有se(t)的總和。

步驟16，計(jì)算eens＝eens+eens(初始eens為0)，重復(fù)步驟2到步驟16，每循環(huán)一次，仿真次數(shù)加1，直到仿真次數(shù)超過n。

步驟17，計(jì)算系統(tǒng)年均缺電量eens＝eens/n，系統(tǒng)年均缺電小時(shí)數(shù)lolt＝lole/n，系統(tǒng)缺電概率lolp＝lolt/8760。

本發(fā)明首先對(duì)常規(guī)機(jī)組進(jìn)行建模，得到了常規(guī)機(jī)組的發(fā)電出力數(shù)據(jù)。其次結(jié)合arma模型和風(fēng)速—功率特性曲線，考慮風(fēng)機(jī)的故障率，模擬了風(fēng)電場(chǎng)的時(shí)序出力數(shù)據(jù)。然后根據(jù)這兩種發(fā)電數(shù)據(jù)結(jié)合時(shí)序負(fù)荷數(shù)據(jù)，獲取了系統(tǒng)的過剩電量以及過剩的風(fēng)電量。然后基于冒泡排序的原理，根據(jù)儲(chǔ)能元件內(nèi)部剩余電量，確立優(yōu)先放電的順序，對(duì)過剩的風(fēng)電電量進(jìn)行最大化的存儲(chǔ)，進(jìn)一步提高的風(fēng)電的利用率，改善了系統(tǒng)的可靠性。

實(shí)施例

為了進(jìn)一步的說明本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)，建立一種實(shí)際系統(tǒng)的可能情況：設(shè)系統(tǒng)此時(shí)負(fù)荷為200mw，常規(guī)機(jī)組提供170mw，風(fēng)電為30mw，風(fēng)電允許接入比例為10％，則過剩風(fēng)電量為10mw，負(fù)荷此時(shí)缺電量為10mw。系統(tǒng)內(nèi)含有5臺(tái)電池，每臺(tái)電池的容量為5mwh?？紤]兩種儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過程：1)按照5臺(tái)電池的物理序號(hào)，確定每臺(tái)電池的充放電量。2)按照本發(fā)明方法，即5臺(tái)電池剩余電量由高到低排序，確定每臺(tái)電池的充放電量。電池的原有電量以及在兩種策略作用下，各電池對(duì)缺電系統(tǒng)的放電量和吸收過剩風(fēng)電的電量如表1、表2所示。

表1物理序號(hào)下各儲(chǔ)能元件電量

表2冒泡排序序號(hào)下各儲(chǔ)能元件電量

由表1、表2可看出，按照冒泡排序所確立的各儲(chǔ)能元件充放電量比按照物理序號(hào)確立的充放電量多吸收過剩的風(fēng)電4mw，能進(jìn)一步提高風(fēng)電的利用率。同時(shí)，排序后的儲(chǔ)能系統(tǒng)剩余電量也高于物理序號(hào)下系統(tǒng)的剩余電量，相當(dāng)于提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)下一次放電的可用容量，能有效提高系統(tǒng)可靠性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。