本發(fā)明屬于儲(chǔ)能，具體涉及一種基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源的日益發(fā)展，儲(chǔ)能成為電力系統(tǒng)中重要的組成部分。并且，儲(chǔ)能作為適應(yīng)可再生能源的間歇性和不確定性的最有前途的解決方案之一，被廣泛使用以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。電儲(chǔ)能適合于短期(即幾小時(shí)到幾天)和中小型的儲(chǔ)能應(yīng)用。其中，超級(jí)電容和電池通常作為短期的電儲(chǔ)能器件用來(lái)存儲(chǔ)能量，超級(jí)電容主要包括雙電層電容，鋰離子電容，鈉離子電容等類(lèi)型，電池主要包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋰金屬電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池等類(lèi)型，電池和超級(jí)電容等電儲(chǔ)能器件在功率密度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。而對(duì)于長(zhǎng)期(即周、月、季)和大規(guī)模應(yīng)用，氫儲(chǔ)能技術(shù)可能是更好的選擇。氫儲(chǔ)能技術(shù)通常包括電解槽、燃料電池、以及儲(chǔ)氫罐等器件，用以將電能轉(zhuǎn)換為氫能存儲(chǔ)，以及將氫能轉(zhuǎn)換為電能利用，氫儲(chǔ)能在能量密度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)?？紤]到電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能技術(shù)在能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和能量效率等物理特性上的差異，結(jié)合這兩種技術(shù)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)正在研究中。

2、為了提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于儲(chǔ)能部件需要適當(dāng)?shù)娜萘颗渲?。而?chǔ)能系統(tǒng)的容量配置和能量管理實(shí)際上是兩個(gè)緊密耦合的問(wèn)題，相輔相成，可以相互依賴以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的全局最優(yōu)。然而，基于濾波法的能量管理策略通常不與部件容量?jī)?yōu)化相結(jié)合，因?yàn)榍罢呤菍?shí)時(shí)的，后者是離線的。因此，離線下的容量配置方案具有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提出了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置方法，融合了優(yōu)化后的關(guān)于濾波法的能量管理策略(利用人工勢(shì)場(chǎng)算法優(yōu)化基于濾波法的能量管理策略)，通過(guò)離線運(yùn)算和在線運(yùn)算的相結(jié)合，獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)性的容量配置方案。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，包括：獲取其中電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置的預(yù)選方案；利用所述預(yù)選方案運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合所述預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)所述預(yù)選方案是否滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案；其中，當(dāng)滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案包括多個(gè)時(shí)，從多個(gè)滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案中選取采購(gòu)成本最少的一個(gè)作為容量配置的最優(yōu)方案，以依據(jù)其構(gòu)建最經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

3、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，獲取其中電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置的預(yù)選方案的步驟包括：利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算得到電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置最理想的預(yù)選方案。

4、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算得到電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置最理想的預(yù)選方案的步驟包括：獲取已建成的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置的容量配置參數(shù)，作為粒子群優(yōu)化算法的初始值；將儲(chǔ)能系統(tǒng)的采購(gòu)成本作為粒子群優(yōu)化算法的適應(yīng)度值，并通過(guò)粒子群優(yōu)化算法迭代計(jì)算得到電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置最理想的預(yù)選方案。

5、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，利用所述預(yù)選方案運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合所述預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)所述預(yù)選方案是否滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案的步驟包括：針對(duì)于一個(gè)預(yù)選方案，按照其中關(guān)于電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置的容量配置參數(shù)運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法，并計(jì)算得到電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置的功率分配結(jié)果；其中，所述功率分配結(jié)果包括電儲(chǔ)能裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的輸入/輸出功率范圍區(qū)間，以及氫儲(chǔ)能裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的輸入/輸出功率范圍區(qū)間；判斷電儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間是否超出所述預(yù)選方案中電儲(chǔ)能裝置的容量配置參數(shù)，以及判斷氫儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間是否超出所述預(yù)選方案中氫儲(chǔ)能裝置的容量配置參數(shù)：若電儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間和氫儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間均未超出對(duì)應(yīng)的容量配置參數(shù)，則視為功率分配結(jié)果符合所述預(yù)選方案的容量約束，且所述預(yù)選方案滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件；若電儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間和/或氫儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率范圍區(qū)間超出對(duì)應(yīng)的容量配置參數(shù)，則視為功率分配結(jié)果不符合所述預(yù)選方案的容量約束，且所述預(yù)選方案不滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件。

6、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，基于人工勢(shì)場(chǎng)算法調(diào)節(jié)電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置之間功率分配的步驟包括：預(yù)先基于電儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)定義對(duì)應(yīng)的虛擬力；根據(jù)電儲(chǔ)能裝置關(guān)于其荷電狀態(tài)的虛擬力確定對(duì)應(yīng)的功率分配因子，并利用所述功率分配因子調(diào)節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)中低通濾波器的截止頻率，以調(diào)節(jié)電儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率；根據(jù)電儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率同步調(diào)節(jié)氫儲(chǔ)能裝置的輸入/輸出功率。

7、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，虛擬力fsc如下：

8、

9、其中，a為虛擬力所預(yù)設(shè)的塑形參數(shù)，socmin表示電儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)預(yù)設(shè)的最小值，socmax表示電儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)預(yù)設(shè)的最大值，socmid表示電儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)預(yù)設(shè)的中間值，即socmin＜socmid＜socmax。

10、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，所述功率分配因子ksc如下：

11、

12、其中，kscmid表示功率分配因子預(yù)設(shè)的初始參數(shù)，fsc表示電儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的虛擬力。

13、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，利用所述預(yù)選方案運(yùn)行優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合所述預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)所述預(yù)選方案是否滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案；其中，當(dāng)滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案包括多個(gè)時(shí)，從多個(gè)滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案中選取采購(gòu)成本最少的一個(gè)作為容量配置的最優(yōu)方案，以依據(jù)其構(gòu)建最經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

14、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，人工勢(shì)場(chǎng)算法按如下步驟進(jìn)行優(yōu)化：利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算得到人工勢(shì)場(chǎng)算法中關(guān)于電儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)的虛擬力所預(yù)設(shè)的塑形參數(shù)優(yōu)化后的參數(shù)值，以及電儲(chǔ)能裝置對(duì)應(yīng)功率分配因子的初始參數(shù)優(yōu)化后的參數(shù)值，以按照優(yōu)化后的參數(shù)值運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法。

15、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，粒子群優(yōu)化算法采用所述塑形參數(shù)和所述功率分配因子的初始參數(shù)原有的參數(shù)值作為初始值，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的損耗成本作為適應(yīng)度值，并進(jìn)行迭代計(jì)算得到所述塑形參數(shù)和所述功率分配因子的初始參數(shù)優(yōu)化后的參數(shù)值。

16、本發(fā)明提供了一種基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，通過(guò)離線運(yùn)算和在線運(yùn)算的相結(jié)合，獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)性的容量配置方案。

技術(shù)特征：

1.一種基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，獲取其中電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置的預(yù)選方案的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算得到電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置最理想的預(yù)選方案的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，利用所述預(yù)選方案運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合所述預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)所述預(yù)選方案是否滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，基于人工勢(shì)場(chǎng)算法調(diào)節(jié)電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置之間功率分配的步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，虛擬力fsc如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，所述功率分配因子ksc如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，利用所述預(yù)選方案運(yùn)行優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合所述預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)所述預(yù)選方案是否滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案；其中，當(dāng)滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案包括多個(gè)時(shí)，從多個(gè)滿足優(yōu)化后的人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案中選取采購(gòu)成本最少的一個(gè)作為容量配置的最優(yōu)方案，以依據(jù)其構(gòu)建最經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，人工勢(shì)場(chǎng)算法按如下步驟進(jìn)行優(yōu)化：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，其特征在于，粒子群優(yōu)化算法采用所述塑形參數(shù)和所述功率分配因子的初始參數(shù)原有的參數(shù)值作為初始值，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的損耗成本作為適應(yīng)度值，并進(jìn)行迭代計(jì)算得到所述塑形參數(shù)和所述功率分配因子的初始參數(shù)優(yōu)化后的參數(shù)值。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于人工勢(shì)場(chǎng)算法的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置方法，包括：獲取其中電儲(chǔ)能裝置和氫儲(chǔ)能裝置關(guān)于容量配置的預(yù)選方案；利用預(yù)選方案運(yùn)行人工勢(shì)場(chǎng)算法，并校驗(yàn)人工勢(shì)場(chǎng)算法對(duì)應(yīng)輸出的功率分配結(jié)果是否符合預(yù)選方案的容量約束，以確認(rèn)預(yù)選方案是否滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法的運(yùn)行條件，并將滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案作為容量配置的最優(yōu)方案；其中，當(dāng)滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案包括多個(gè)時(shí)，從多個(gè)滿足人工勢(shì)場(chǎng)算法運(yùn)行條件的預(yù)選方案中選取采購(gòu)成本最少的一個(gè)作為容量配置的最優(yōu)方案，以依據(jù)其構(gòu)建最經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)離線運(yùn)算和在線運(yùn)算相結(jié)合，獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)性的容量配置方案。

技術(shù)研發(fā)人員：楊恒昭,唐毓振
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上?？萍即髮W(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8