(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111657561.5 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 国电电力内蒙古新能源开发有限公 司 地址 010000 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区和畅路天赋林溪商业楼南区3-4 层 (72)发明人 李学峰　顾永正　李国庆　李秀芬　 李晓飞　孔祥玉　范晨亮　刘磊　 张晋宇　张振国　 (74)专利代理 机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 专利代理师 董一宁 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01)H02J 3/32(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/24(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 支持大规模可再生能源消纳的多元复合储 能优化配 置方法 (57)摘要 本发明涉及支持大规模可再生能源消纳的 多元复合储能优化配置方法， 针对平滑输出、 计 划发电、 削峰填谷以及混合场景等的储能系统应 用场景， 研究了支持源网荷储多元协调泛在调度 控制模式和控制策略； 考虑储能系统的不同类型 应用场景和运行控制策略， 研究储能系统功能需 求及架构设计， 数据交互、 获取及功能支撑技术。 利用储能系统平抑风电/光伏有功功率波动方法 进行研究。 根据不同类型储能设备的特点， 提出 了基于小波包分解和经验模态分解(EMD)的风 电/光伏有功功率平滑控制方法， 分别研究了小 波包分解层次和经验模态滤波阶次与储能能量 之间的关系， 为实现多类型储能能量划分提供了 理论依据。 权利要求书4页 说明书21页 附图8页 CN 114498690 A 2022.05.13 CN 114498690 A 1.支持大规模可再生能源消纳的多元复合储能优化配置方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 步骤1、 考虑应用场景和运行控制策略构建储能规划模型； 步骤2、 根据步骤1构建的模型， 对高比例可 再生能源充分消纳的储能进行优化配置； 步骤3、 根据步骤2的优化配置， 构建储能系统功能需求模型， 并通过模型求解得到多元 复合储能优化配置方法。 2.根据权利要求1所述的支持大规模可再生能源消纳的多元复合储能优化配置方法， 其特征在于： 所述 步骤1包括以下步骤： 步骤1.1、 建立储能系统的多目标优化控制策略； 步骤1.2、 考虑步骤1.1的控制策略， 构建储能规划模型。 3.根据权利要求1所述的支持大规模可再生能源消纳的多元复合储能优化配置方法， 其特征在于： 所述 步骤1.1包括以下步骤： 步骤1.1.1、 基于低通滤波分配混合系统能量； 采用一阶低 通滤波器的方法， 将滤波器从频域转换到时域， 并通过其分频作用， 得电池 和超级电容器的功率： 其中， Pbat(t)为电池t时刻的功率， λ为滤波系数， 其取值范围为0至1， Pbat(t‑1)为电池 t‑1时刻的功率， 为混合储能系统的目标总出力值， Pcap(t)为超级电容t时刻的功 率， τ为滤波时间常数， Δt为采样间隔， 同时得到滤波系数与电池功率成正比， 与超级电容 器输出成反比； 步骤1.1.2、 根据滤波系数与电池功率和超级电容器输出的关系， 建立多目标优化模型 控制策略； 约束条件为： b1≤ λ(t)≤b2 其中， Pbat,e为电池的额定功率， Csoc,cap为超级电容的SOC， Csoc,med为SOC的适中水平， b1、 b2为出厂设定的参数， Mcap为超级电容器的储能容量， Δt为充、 放电时间间隔， 并通过NSGA ‑ ∥算法对构建的模型进行计算， 并得到控制策略： 把混合储能系统出力的一个指令周期分 为两部分， 在第i个指令周期Ti的后一部分周期Ti2内， 在Ti2内保证超级电容器SOC在一定的 水平， 选取以f2较优的解作为当前的解； 当进入第i+1个指令周期时， 前一部分周期即Ti+1+1 内， 选取以得到较优的解作为当前的解。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114498690 A 24.根据权利要求2所述的支持大规模可再生能源消纳的多元复合储能优化配置方法， 其特征在于： 所述 步骤1.2的储能规划模型为： 充电过程 为： CSOC,bat(t)＝CSOC,bat(t‑Δt)+Pbat(t)Δt ηbat,c/Cbat CSOC,cap(t)＝CSOC,cap(t‑Δt)+Pcap(t)Δt ηcap,c/Ccap 放电过程 为： CSOC,bat(t)＝CSOC,bat(t‑Δt)+Pbat(t)Δt/( ηbat,d·Cbat) CSOC,cap(t)＝CSOC,cap(t‑Δt)+Pcap(t)Δt/( ηcap,d·Ccap) 约束条件为： |Pbat(t)|≤|Pbat,lim(t)| |Pcap(t)|≤|Pcap,lim(t)| 其中， CSOC,bat(t)和CSOC,cap(t)为两种储能系统S OC的变化情况； Δt为采样间隔； ηbat,c为 电池的充电效率； ηcap,c为电池的放电效率； ηbat,d为超级电容器的充电效率； ηcap,d为超级电 容器的放电效率； Cbat为电池的容量； Ccap为超级电容器的容量； |Pbat,lim(t)|为电池在t时刻 允许的最大充电功率数值； |Pcap,lim(t)|为超级电容器在t时刻允许的最大充电功率数值； |Pbat,lim(t)|和|Pcap,lim(t)|由两种储能系统的自身特性和剩余能量决定， 其计算方法 为， 充电过程： |Pbat,lim(t)|＝mi n{Pbat,cmax,Cbat[CSOC,bat,max‑CSOC,bat(t‑Δt)]/(Δt ·ηbat,c)} |Pcap,lim(t)|＝mi n{Pcap,cmax,Ccap[CSOC,cap,max‑CSOC,cap(t‑Δt)]/(Δt ·ηcap,c)} 放电过程： |Pbat,lim(t)|＝mi n{Pbat,dmax,Cbat[CSOC,bat(t‑Δt)‑CSOC,bat,max] ηbat,d/Δt} |Pcap,lim(t)|＝mi n{Pcap,dmax,Ccap[CSOC,cap(t‑Δt)‑CSOC,cap,max] ηcap,d/Δt} 其中， Pbat,cmax为由电池自身特性决定的最大充电功率数值； Pcap,cmax为由电池自身特性 决定的最大放电功率数值； Pbat,dmax为由超级电容器自身特性决定的最大充电功率数值； Pcap,dmax为由超级电容器自身特性决定的最大放电功率数值； CSOC,bat,max为电池的SOC约束上 限； CSOC,cap,max为电池的SOC约束下限； CSOC,bat,min为超级电容器的SOC约束上限； CSOC,cap,min为 超级电容器的SOC约束下限。 5.根据权利要求1所述的支持大规模可再生能源消纳的多元复合储能优化配置方法， 其特征在于： 所述 步骤2包括以下步骤： 步骤2.1、 计算电池等效循环寿命； 通过雨流计数法计算电池的放电深度， 根据电池放电深度与循环寿命的对应关系， 计 算出电池的等效循环寿命； 步骤2.2、 计算储能系统额定功率范围； 通过一段间隔的时间进行采样， 按照PHESS(t)＝Pwf(t)‑Pw(t)计算风电机组 的实测数据 与预测结果， 得到混合储能系统的功率PHESS， 采用非参数密度估计法建立混合储能系统的 功率取绝对值|PHESS|分布统计模型， 并用核密度估计法配置混合储能系统的额定功率； 步骤2.3、 计算储能系统容 量范围； 选取一天内能量最大值的绝对值， 根据其概率密度求解累积分布函数， 得到混合储能 系统的容 量；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114498690 A 3