本發(fā)明屬于參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)：

以光伏為代表的清潔能源發(fā)電技術(shù)，正深刻改變著全世界范圍內(nèi)的電力與能源結(jié)構(gòu)。然而，光伏發(fā)電存在隨機(jī)性、間歇性等問題，高滲透率光伏并網(wǎng)會(huì)對(duì)配電網(wǎng)潮流分布、電能質(zhì)量等帶來嚴(yán)重影響。因此，需在配電網(wǎng)中配置儲(chǔ)能以平衡光伏電站輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)與光伏相配合，一方面可以有效減小光伏出力的間歇性和隨機(jī)性，使光伏的輸出功率趨于平穩(wěn)，降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊；另一方面可以對(duì)能量進(jìn)行跨時(shí)調(diào)度，參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。儲(chǔ)能按其出力特性可分為能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能兩大類。以鉛酸蓄電池、鋰電池等為代表的能量型儲(chǔ)能其能量密度大，但功率密度小、響應(yīng)時(shí)間長，適用于平抑高能量的低頻功率波動(dòng)。以超級(jí)電容器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等為代表的功率型儲(chǔ)能其功率密度大、響應(yīng)時(shí)間短，但能量密度小，適用于平抑低能量的高頻功率波動(dòng)。采用兼具能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)償新能源輸出功率已成為當(dāng)前研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)方法均采用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(hybridenergystoragesystem,hess)平抑新能源輸出功率的波動(dòng)，未考慮hess參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以補(bǔ)償新能源出力，提高對(duì)新能源的消納能力，而且能夠主動(dòng)參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，可顯著降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率和額定容量，為hess容量優(yōu)化配置提供了一種新方法，具有一定的參考價(jià)值；同時(shí)，hess的應(yīng)用不僅可以平抑光伏出力的波動(dòng)，促進(jìn)光伏能源的消納，而且能夠參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，可有效提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

建立光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，求解得到光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力，并將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力之間的不平衡功率作為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的參考功率；

通過改進(jìn)希爾伯特-黃變換分解光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力和光伏電站實(shí)際出力之間的不平衡功率，將不平衡功率劃分為高頻和低頻兩部分波動(dòng)分量，并分別利用功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能補(bǔ)償高頻波動(dòng)分量和低頻波動(dòng)分量；

獲取面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置策略。

進(jìn)一步地，所述光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，

所述目標(biāo)函數(shù)為：

ppess.loss(t)＝(1-ηch)pch(t)+(1-ηdis)pdis(t)+ξ(t)·δpess.loss

式中：t為運(yùn)行周期；δt為運(yùn)行步長；n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，pi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率；ξ(t)為儲(chǔ)能系統(tǒng)從t-1時(shí)段到t時(shí)段的充放電狀態(tài)變化量綱，取值為0或1；ηch、ηdis為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；pch(t)、pdis(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；δpess.loss為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)在充放電狀態(tài)切換時(shí)產(chǎn)生的損耗。

進(jìn)一步地，所述約束條件為：

ppess(t)＝ppv(t)+pess(t)

ppv(t)＝ppv.mppt(t)

-pch.max≤pess(t)≤pdis.max

s(t+1)＝(1-σ)s(t)+pess(t)δt

smin≤s(t)≤smax

s(0)＝s(t)

式中：i、j為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)號(hào)；ui(t)、uj(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j點(diǎn)電壓幅值；gij、bij分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的互電導(dǎo)和互電納；δij(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的相位差；pki(t)、qki(t)分別為t時(shí)段饋線出口有功和無功；ppessi(t)、qpessi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i處光儲(chǔ)系統(tǒng)的有功和無功功率；pdi(t)、qdi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i處負(fù)荷的有功和無功功率；pij(t)為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的線路功率；變量的上標(biāo)“ˉ”和下標(biāo)“_”分別表示變量的上限和下限；ppess(t)和qpess(t)分別為t時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)輸出的有功和無功功率；ppv(t)為t時(shí)段光伏發(fā)電單元輸出有功功率；pmppt為光伏dc/dc變流器按照mppt控制策略時(shí)的最大輸出有功；pess(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功輸出，分為放電、空閑、充電三種狀態(tài)；pch(t)和pdis(t)分別為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；ηch和ηdis分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電效率；pch.max和pdis.max分別為充放電功率上下限；s(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余電量；σ為儲(chǔ)能系統(tǒng)的自放電率；smin和smax分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)剩余電量的上下限。

進(jìn)一步地，所述求解得到光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力，具體為：

采用二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法求解光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，得出光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力；具體包括以下步驟：

步驟2.1：將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型轉(zhuǎn)化為二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃可操作模型，包括階段t、狀態(tài)向量s(spt,sqt)、決策向量u(upt,uqt)、策略、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程以及指標(biāo)函數(shù)；

步驟2.2：初始化，輸入所需的光儲(chǔ)系統(tǒng)和配電網(wǎng)系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)；

步驟2.3：確定t-1時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合；

步驟2.4：確定滿足約束條件下t時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合；

步驟2.5：計(jì)算對(duì)應(yīng)決策變量和指標(biāo)函數(shù)值；

步驟2.6：判斷指標(biāo)函數(shù)是否最優(yōu)，若是，則跳至步驟2.7；否則，跳至步驟2.8；

步驟2.7：保存當(dāng)前狀態(tài)變量、決策變量和目標(biāo)函數(shù)；

步驟2.8：判斷是否遍歷t-1時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合，若是，跳至步驟2.9；否則，跳至步驟2.3；

步驟2.9：判斷是否遍歷t時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合，若是，跳至步驟2.10；若否，跳至步驟2.4；

步驟2.10：判斷是否t＝t，若是，則計(jì)算完畢，輸出結(jié)果；若否，則t＝t+1，并跳至步驟2.3；

所述將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力之間的不平衡功率的計(jì)算公式為：

pnet(t)＝popt(t)-ppv(t)

式中：pnet(t)為不平衡功率；popt(t)為光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力；ppv(t)為光伏發(fā)電單元輸出有功功率。

進(jìn)一步地，所述階段t為：將一個(gè)完整調(diào)度周期t劃分為若干個(gè)時(shí)間段，記單個(gè)時(shí)間段即為階段，階段序號(hào)標(biāo)記為t，t∈{1,2,3…t}，相鄰階段時(shí)間差為δt；

所述狀態(tài)s(spt,sqt)為：選取光儲(chǔ)系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余電量s作為狀態(tài)spt，并將其離散化，相鄰狀態(tài)間的電量差為δs；選取光儲(chǔ)系統(tǒng)逆變器剩余無功容量作為狀態(tài)sqt，并將其離散化，相鄰狀態(tài)間的無功容量差為δq；

所述決策u(upt,uqt)為：將光儲(chǔ)系統(tǒng)每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的ppess(t)和qpess(t)作為決策變量upt和uqt，其必須滿足光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行約束；

所述策略為：各階段的決策變量組成的序列；

所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程包括：spt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和sqt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程；所述spt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為s(t+1)＝(1-σ)s(t)+pess(t)δt；所述sqt在相鄰兩階段間不存在絕對(duì)的轉(zhuǎn)移關(guān)系，其允許狀態(tài)集合由當(dāng)前狀態(tài)spt和逆變器容量決定，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為：

所述指標(biāo)函數(shù)為：將第t階段目標(biāo)函數(shù)作為階段指標(biāo)函數(shù)vt(s(spt,sqt),u(upt,uqt))，則第t階段的指標(biāo)函數(shù)為：

式中：d(upt,uqt)表示第t階段狀態(tài)的允許決策集合，vt表示階段指標(biāo)函數(shù)。

進(jìn)一步地，所述通過改進(jìn)希爾伯特-黃變換分解光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力和光伏電站實(shí)際出力之間不平衡功率，將不平衡功率劃分為高頻和低頻兩部分波動(dòng)分量，具體過程為：

采用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解eemd對(duì)信號(hào)pnet(t)進(jìn)行分解，經(jīng)過集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后的pnet(t)可表示為：

式中：pnet(t)為不平衡功率信號(hào)；ci,0(t)為第i個(gè)固有模態(tài)函數(shù)imf；r(t)為剩余分量；為所有固有模態(tài)函數(shù)均值；為所有剩余分量均值；

對(duì)ci,0(t)進(jìn)行遞歸希爾伯特變換，信號(hào)ci,0(t)可表示為：

式中:ci,0(t)為第i個(gè)固有模態(tài)函數(shù)imf；ai,j(t)為固有模態(tài)函數(shù)ci,j(t)的幅值函數(shù)；cosφi,m(t)為遞歸計(jì)算至幅值函數(shù)ai,j(t)趨向于1時(shí)，固有模態(tài)函數(shù)ci,m(t)的瞬時(shí)相位余弦值；m為分解次數(shù)；

得到固有模態(tài)函數(shù)imf的瞬時(shí)頻率為：

式中：ωi(t)為信號(hào)ci,0(t)的瞬時(shí)頻率；φi,m(t)為遞歸計(jì)算至幅值函數(shù)ai,j(t)趨向于1時(shí)，固有模態(tài)函數(shù)ci,m(t)的瞬時(shí)相位，m為分解次數(shù)；

確定分頻頻率fg，若分頻頻率fg在第g和g+1個(gè)imf之間，則c1(t),c2(t),…,cg(t)視為高頻波動(dòng)分量，這部分能量由功率型儲(chǔ)能平抑；cg+1(t),cg+2(t),…,cn(t)視為低頻波動(dòng)分量，這部分能量由能量型儲(chǔ)能平抑，則能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能的參考功率為：

式中：pg,ref(t)、pn,ref(t)分別為功率型和能量型儲(chǔ)能的參考功率；ci(t)為固有模態(tài)函數(shù)，其代入的值為所有固有模態(tài)函數(shù)均值r(t)為剩余分量。

進(jìn)一步地，所述分別利用功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能補(bǔ)償高頻波動(dòng)分量和低頻波動(dòng)分量的具體過程為：

建立能量型儲(chǔ)能的額定功率配置計(jì)算公式為：

式中：pn,rate為能量型儲(chǔ)能的額定功率；tn,0為能量型儲(chǔ)能充放電初始時(shí)刻，tn為研究時(shí)長；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηnc和ηnd為能量型儲(chǔ)能的充放電效率；

建立能量型儲(chǔ)能的額定容量配置計(jì)算公式為：

式中：en,rate為能量型儲(chǔ)能額定容量；pn(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后能量型儲(chǔ)能的充放電功率；δtn為能量型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socn,0為能量型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socn,max、socn,min為能量型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限值；

當(dāng)socn,0滿足等式，且en,rate取等號(hào)時(shí)，能量型儲(chǔ)能的額定容量最??；

建立功率型儲(chǔ)能的額定功率配置計(jì)算公式為：

式中：pg,rate為功率型儲(chǔ)能的額定功率；tg,0為功率型儲(chǔ)能充放電初始時(shí)刻；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηgc和ηgd為功率型儲(chǔ)能的充放電效率；

建立功率型儲(chǔ)能的額定容量配置計(jì)算公式為：

式中：eg,rate為功率型儲(chǔ)能額定容量；pg(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后功率型儲(chǔ)能的充放電功率；δtg為功率型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socg,0為功率型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socg,max、socg,min為功率型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限值；

當(dāng)socg,0滿足等式，且eg,rate取等號(hào)時(shí)，功率型儲(chǔ)能的額定容量最小。

進(jìn)一步地，所述功率型儲(chǔ)能包括：超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能；所述能量型儲(chǔ)能包括鋰離子電池。

進(jìn)一步地，所述的一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，所述提出面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方案，包括：建立混合儲(chǔ)能全壽命周期成本模型，用于評(píng)價(jià)不同配置方案下的經(jīng)濟(jì)性，以獲取最經(jīng)濟(jì)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方案，具體過程為：

minlcc＝cinv+crep+com+cscr-cres

cinv＝cpinvprate+ceinverate

cscr＝(cpscrprate+cescrerate)(n+1)(p/f,i,t)

cres＝σres(cinv+crep)(p/f,i,t)

式中：cinv、crep、com、cscr、cres分別為hess的初始投資成本、更新置換成本、運(yùn)行維護(hù)成本、報(bào)廢處理成本和回收殘值；cpinv、ceinv、cprep、ceinv、cpom、ceom、cpscr、cescr分別為單位功率成本系數(shù)、單位容量成本系數(shù)、單位功率更新成本系數(shù)、單位容量更新成本系數(shù)、單位功率運(yùn)維成本系數(shù)、單位容量運(yùn)維成本系數(shù)、單位功率報(bào)廢處理成本系數(shù)和單位容量報(bào)廢處理成本系數(shù)；prate、erate分別為hess的額定功率和hess的額定容量；(p/f,i,t)＝(1+i)^-t；wess(t)為年充放電量；σres為回收殘值率。

進(jìn)一步地，所述σres取3％～5％。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，可顯著降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率和額定容量，為hess容量優(yōu)化配置提供了一種新方法，具有一定的參考價(jià)值；同時(shí)，hess的應(yīng)用不僅可以平抑光伏出力的波動(dòng)，促進(jìn)光伏能源的消納，而且能夠參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，可有效提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例中光儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為含hess的光伏電站示意圖；

圖3為典型日運(yùn)行曲線圖；

圖4為不平衡功率eemd分解結(jié)果圖；

圖5為imf瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明的一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，首先獲得光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力之間的不平衡功率，將其作為混合儲(chǔ)能的參考功率，采用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解將不平衡功率分解為一系列固有模態(tài)函數(shù)，通過遞歸希爾伯特變換得到各固有模態(tài)函數(shù)的瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線；根據(jù)功率型和能量型儲(chǔ)能的特性，以瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線混疊最少為原則確定分頻頻率，采用功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能分別對(duì)不平衡功率的高頻分量和低頻分量進(jìn)行平抑；最后，考慮充放電效率、荷電狀態(tài)和全壽命周期成本，提出功率型和能量型儲(chǔ)能額定功率和額定容量經(jīng)濟(jì)最優(yōu)配置方案。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)方法，不僅可以補(bǔ)償新能源出力，提高對(duì)新能源的消納能力，而且能夠主動(dòng)參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例中的光儲(chǔ)系統(tǒng)如圖1所示，c1為單向dc/dc變換器，主要實(shí)現(xiàn)升壓功能和最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)；c2為雙向dc/dc變換器，實(shí)現(xiàn)功率可控的充放電，使系統(tǒng)并網(wǎng)有功為參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的最優(yōu)有功功率；c3為dc/ac逆變器(即光伏逆變器)，用于穩(wěn)定直流母線電壓，實(shí)現(xiàn)有功、無功最優(yōu)并網(wǎng)；光伏發(fā)電單元(如圖1中的光伏電池陣列)和儲(chǔ)能單元通過各自的dc/dc變流器匯總至公共直流母線，再經(jīng)公用的dc/ac逆變器連接至配電系統(tǒng)；假定光儲(chǔ)系統(tǒng)以向電網(wǎng)輸出功率為正方向。

本發(fā)明實(shí)施例中的一種面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

1、建立光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，求解得到光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力，并將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力之間的不平衡功率作為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的參考功率；

前述的光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件；

本發(fā)明實(shí)施例選取全網(wǎng)網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù)，針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中提出的光儲(chǔ)系統(tǒng)，全網(wǎng)網(wǎng)損除了輸電線路的損耗pl.loss(t)(可表示為系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的有功注入功率之和)，還需要考慮光儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行損耗ppess.loss(t)(主要為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率和其充放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損耗)，因此：全網(wǎng)網(wǎng)損最小目標(biāo)函數(shù)為：

ppess.loss(t)＝(1-ηch)pch(t)+(1-ηdis)pdis(t)+ξ(t)·δpess.loss

式中：t為運(yùn)行周期；δt為運(yùn)行步長；n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，pi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率；ξ(t)為儲(chǔ)能系統(tǒng)從t-1時(shí)段到t時(shí)段的充放電狀態(tài)變化量綱，取值為0或1；ηch、ηdis為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；pch(t)、pdis(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；δpess.loss為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)在充放電狀態(tài)切換時(shí)產(chǎn)生的損耗，優(yōu)選取儲(chǔ)能系統(tǒng)額定容量的0.5％。

考慮到光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的約束條件，本發(fā)明實(shí)施例中的約束條件包括：系統(tǒng)潮流約束、饋線出口功率約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、線路功率約束以及光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行約束；

所述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流約束為：

所述變電站饋線出口功率約束為：

所述節(jié)點(diǎn)電壓約束為：

所述線路功率約束為：

所述光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行約束為：

ppess(t)＝ppv(t)+pess(t)

ppv(t)＝ppv.mppt(t)

-pch.max≤pess(t)≤pdis.max

由于儲(chǔ)能系統(tǒng)電量狀態(tài)在時(shí)序上具有絕對(duì)的連續(xù)性，它嚴(yán)格按照時(shí)間順序根據(jù)充放電

功率大小進(jìn)行累計(jì)計(jì)算，因此所述光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行約束還包括：

s(t+1)＝(1-σ)s(t)+pess(t)δt

smin≤s(t)≤smax

s(0)＝s(t)

上述公式中：i、j為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)號(hào)；ui(t)、uj(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j點(diǎn)電壓幅值；gij、bij分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的互電導(dǎo)和互電納；δij(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的相位差；pki(t)、qki(t)分別為t時(shí)段饋線出口有功和無功功率；ppessi(t)、qpessi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i處光儲(chǔ)系統(tǒng)(即逆變器c3)的有功無功出力；pdi(t)、qdi(t)為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i處負(fù)荷的有功和無功功率；pij(t)為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的線路功率；變量的上標(biāo)“ˉ”和下標(biāo)“_”分別表示變量的上限和下限；ppess(t)和qpess(t)分別為t時(shí)段逆變器輸出的有功和無功功率；ppv(t)為t時(shí)段光伏發(fā)電單元輸出有功功率；pmppt為dc/dc變流器按照mppt控制策略時(shí)的最大輸出有功；pess(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功輸出，分為放電、空閑、充電三種狀態(tài)；pch(t)和pdis(t)分別為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率；ηch和ηdis分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電效率；pch.max和pdis.max分別為充放電功率上下限；s(t)為t時(shí)段儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余電量；σ為儲(chǔ)能系統(tǒng)的自放電率；smin和smax分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)剩余電量的上下限。

所述求解得到光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力，具體為：采用二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法求解光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，得出光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力；更具體包括以下步驟：

步驟2.1：將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型轉(zhuǎn)化為二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃可操作模型，包括階段t、狀態(tài)向量s(spt,sqt)、決策向量u(upt,uqt)、策略、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程以及指標(biāo)函數(shù)；

步驟2.2：初始化，輸入所需的光儲(chǔ)系統(tǒng)和配電網(wǎng)系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)；

步驟2.3：確定t-1時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合；

步驟2.4：確定滿足約束條件下t時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合；

步驟2.5：計(jì)算對(duì)應(yīng)決策變量和指標(biāo)函數(shù)值；

步驟2.6：判斷指標(biāo)函數(shù)是否最優(yōu)，若是，則跳至步驟2.7；否則，跳至步驟2.8；

步驟2.7：保存當(dāng)前狀態(tài)變量、決策變量和目標(biāo)函數(shù)；

步驟2.8：判斷是否遍歷t-1時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合，若是，跳至步驟2.9；否則，跳至步驟2.3；

步驟2.9：判斷是否遍歷t時(shí)段光儲(chǔ)系統(tǒng)的允許狀態(tài)集合，若是，跳至步驟2.10；若否，跳至步驟2.4；

步驟2.10：判斷是否t＝t，若是，則計(jì)算完畢，輸出結(jié)果；若否，則t＝t+1，并跳至步驟2.3。

進(jìn)一步地，所述階段t為：將一個(gè)完整調(diào)度周期t劃分為若干個(gè)時(shí)間段，記時(shí)間段為階段，階段序號(hào)標(biāo)記為t，t∈{1,2,3…t}，相鄰階段時(shí)間差為δt；

所述狀態(tài)s(spt,sqt)為：選取光儲(chǔ)系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余電量s作為狀態(tài)spt，并將其離散化，相鄰狀態(tài)間的電量差為δs；選取光儲(chǔ)系統(tǒng)逆變器剩余無功容量作為狀態(tài)sqt，并將其離散化，相鄰狀態(tài)間的無功容量差為δq；

所述決策u(upt,uqt)為：將光儲(chǔ)系統(tǒng)每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的ppess(t)和qpess(t)作為決策變量upt和uqt，其必須滿足光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行約束；

所述策略為：各階段的決策變量組成的序列；

所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程包括：spt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和sqt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程；所述spt的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為s(t+1)＝(1-σ)s(t)+pess(t)δt，(即儲(chǔ)能系統(tǒng)電量與充放電功率關(guān)系方程)；所述sqt在相鄰時(shí)間段間不存在絕對(duì)的轉(zhuǎn)移關(guān)系，其允許狀態(tài)集合由當(dāng)前狀態(tài)spt和逆變器容量決定，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為

所述指標(biāo)函數(shù)為：將第t階段目標(biāo)函數(shù)作為階段指標(biāo)函數(shù)vt(s(spt,sqt),u(upt,uqt))，則第t階段的過程指標(biāo)函數(shù)為：

式中：d(upt,uqt)表示第t階段狀態(tài)的允許決策集合，vt表示階段指標(biāo)函數(shù)。

所述將光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力之間的不平衡功率的計(jì)算公式為：

pnet(t)＝popt(t)-ppv(t)

式中：pnet(t)為不平衡功率；popt(t)為光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力；ppv(t)為光伏發(fā)電單元輸出有功功率。

2、通過改進(jìn)希爾伯特-黃變換分解光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力和光伏電站實(shí)際出力之間的不平衡功率，將不平衡功率劃分為高頻和低頻兩部分波動(dòng)分量，并分別利用功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能補(bǔ)償高頻波動(dòng)分量和低頻波動(dòng)分量；

本發(fā)明實(shí)施例中，采用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)消納光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力和光伏電站實(shí)際出力之間的不平衡功率，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。光伏電池陣列通過dc/dc變換器與直流母線相聯(lián)，由能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)通過雙向dc/dc變換器與直流母線相聯(lián)，由混合儲(chǔ)能吸收、釋放功率以平抑光伏電站實(shí)際輸出功率，滿足光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力。

本發(fā)明實(shí)施例將不平衡功率通過集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到一系列固有模態(tài)函數(shù)(imf)，并采用遞歸希爾伯特變換得到所有imf的瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線。根據(jù)兩相鄰的imf之間頻率混疊最小原則確定不平衡功率的分頻頻率，將不平衡功率分解成高頻和低頻兩部分波動(dòng)分量。圖中：pn,ref為能量型儲(chǔ)能輸出功率參考值，即所有低頻分量之和；pg,ref為功率型儲(chǔ)能輸出功率參考值，即所有高頻分量之和；pn,rate、pg,rate分別為能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能的額定充放電功率；socn,max、socn,min分別為能量型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的最大值和最小值；socn(t)為能量型儲(chǔ)能t時(shí)刻的荷電狀態(tài)；socg,max、socg,min分別為功率型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的最大值和最小值；socg(t)為功率型儲(chǔ)能t時(shí)刻的荷電狀態(tài)。

改進(jìn)希爾伯特黃變換包括集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(eemd)和遞歸希爾伯特變換兩部分。eemd的本質(zhì)是將信號(hào)分解成一系列具有不同特征時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)序列，即固有模態(tài)函數(shù)(imf)，其實(shí)每個(gè)imf都是不平衡功率pnet(t)的一種振蕩模式，通過遞歸希爾伯特變換得到各imf的瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線，從而提高imf其瞬時(shí)頻率的準(zhǔn)確度，而eemd分解過程決定了ci(t)的瞬時(shí)頻率普遍高于ci+1(t)的瞬時(shí)頻率，因此需確定諸多瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線中的最佳分頻頻率，使得兩相鄰的imf之間頻率混疊最小，將不平衡功率劃分為高頻和低頻兩部分波動(dòng)分量，并分別利用功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能補(bǔ)償高頻波動(dòng)分量和低頻波動(dòng)分量。下面將進(jìn)行改進(jìn)希爾伯特-黃變換分解的具體過程進(jìn)行說明。

1)eemd分解不平衡功率

光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力和光伏電站實(shí)際出力之間的不平衡功率為：

pnet(t)＝popt(t)-ppv(t)

式中：popt(t)為光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力；ppv(t)為光伏電站的實(shí)際輸出功率。

由于不平衡功率是非線性變化的，本發(fā)明實(shí)施例采用eemd對(duì)其進(jìn)行分解，eemd分解法將白噪聲擾動(dòng)加入待分解的信號(hào)，并進(jìn)行多次經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(emd)，將多次分解所得到的imf總體均值視為最終的imf。該方法可有效避免模態(tài)混疊，改善emd分解效果，具體步驟如下：

設(shè)原始信號(hào)為x(t)，在x(t)上添加高斯白噪聲擾動(dòng)w(x)得：

sj(t)＝x(t)+wj(x)，j＝1,2,…,m

式中：sj(t)為第j次加入高斯白噪聲擾動(dòng)后的不平衡功率信號(hào)；wj(x)為相互獨(dú)立的白噪聲擾動(dòng)；m為emd進(jìn)行次數(shù)。

sj(t)信號(hào)經(jīng)過emd分解成n個(gè)imf，即c1j(t),c2j(t),…,cnj(t)，及一個(gè)剩余部分rj(t)即

sj(t)＝c1j(t)+c2j(t)+…+cnj(t)+rj(t)

式中：sj(t)為第j次加入高斯白噪聲擾動(dòng)后的不平衡功率信號(hào)；cnj(t)為經(jīng)過emd分解的第n個(gè)固有模態(tài)函數(shù)；rj(t)為emd分解后的剩余部分。

經(jīng)過m次emd分解，得到m組分解結(jié)果：

[c11(t),c21(t),…ci1(t),…cn1(t),r1(t)],

[c1j(t),c2j(t),…cij(t),…cnj(t),rj(t)],

[c1m(t),c2m(t),…cim(t),…cnm(t),rm(t)]。

式中：cij(t)為第j次分解得到的第i個(gè)imf；rj(t)為第j次分解得到的剩余部分。

經(jīng)過m次emd分解得到的所有imf和剩余分量其均值為：

式中：為經(jīng)過m次emd分解得到的所有imf和剩余分量的均值；m為emd分解次數(shù)。

因此，經(jīng)過eemd分解后的pnet(t)信號(hào)可表示為：

式中：pnet(t)為不平衡功率信號(hào)；為經(jīng)過m次emd分解得到的所有imf和剩余分量的均值。

2)imf遞歸希爾伯特變換

原始信號(hào)設(shè)ci,0(t)經(jīng)希爾伯特變換后為h[ci,0(t)]，則：

解析信號(hào)zi,0(t)可表示為：

zi,0(t)＝ci,0(t)+jh[ci,0(t)]＝ai,0(t)exp[jφi,0(t)]

式中：ai,0(t)為ci,0(t)的瞬時(shí)幅值，φi,0(t)為ci,0(t)的瞬時(shí)相位，

將ci,0(t)表示為瞬時(shí)幅值ai,0(t)和純調(diào)頻信號(hào)cosφi,0(t)的乘積，則：

ci,0(t)＝ai,0(t)cosφi,0(t)

式中：ci,0(t)為瞬時(shí)幅值ai,0(t)和純調(diào)頻信號(hào)cosφi,0(t)的乘積。

以純調(diào)頻函數(shù)ci,1(t)＝cosφi,0(t)作為新的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行希爾伯特變換，得到新的瞬時(shí)幅值和純調(diào)頻信號(hào)。不斷進(jìn)行遞歸計(jì)算，其遞歸公式為：

每經(jīng)過一次遞歸計(jì)算便可得到相應(yīng)的幅值函數(shù)和相位函數(shù)：

不斷進(jìn)行遞歸計(jì)算直到幅值函數(shù)ai,j(t)趨向于1，則ci,m+1(t)＝cosφi,m(t)，綜合上述遞歸計(jì)算步驟，信號(hào)ci,0(t)可表示為：

瞬時(shí)頻率可表示為：

式中：ωi(t)為瞬時(shí)頻率；φi,m(t)為瞬時(shí)相位。

3)確定分頻頻率

imf通過遞歸希爾伯特變換得到ci(t)的瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線，由于隨著i的增大，ci(t)的波形越平滑，因此fi(t)的瞬時(shí)頻率也越低。兩兩相鄰的fi(t)和fi+1(t)總存在頻率混疊的現(xiàn)象，故需確定最優(yōu)分頻頻率使得ci(t)和ci+1(t)能量混疊最少。

若分頻頻率fg在第g和g+1個(gè)imf之間，則c1(t),c2(t),…,cg(t)視為高頻波動(dòng)分量，這部分能量由功率型儲(chǔ)能平抑；cg+1(t),cg+2(t),…,cn(t)視為低頻波動(dòng)分量，這部分能量由能量型儲(chǔ)能平抑，則能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能的參考功率為：

式中：pg,ref(t)、pn,ref(t)為功率型和能量型儲(chǔ)能的參考功率；ci(t)為固有模態(tài)函數(shù)，其代入的值為所有固有模態(tài)函數(shù)均值為前面得到的m組分解結(jié)果矩陣中每一列的均值)；r(t)為剩余分量。

充分考慮能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能的充放電特性，大大增加了儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命，可有效降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

3、獲取面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置策略。

所述提出面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方案的具體過程為：

設(shè)定能量型儲(chǔ)能的額定功率為pn,rate，考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和能量型儲(chǔ)能的充放電效率，能量型儲(chǔ)能的額定功率配置計(jì)算公式為：

式中：pn,rate為能量型儲(chǔ)能的額定功率；tn,0為能量型儲(chǔ)能充放電初始時(shí)刻；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηnc和ηnd為能量型儲(chǔ)能的充放電效率；pn,ref(t)為能量型儲(chǔ)能的參考功率。

能量型儲(chǔ)能的額定容量配置計(jì)算：

設(shè)能量型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)為socn,0，k時(shí)刻的荷電狀態(tài)為：

式中：δtn為能量型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socn,k為k時(shí)刻能量型儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；socn,min、socn,max為能量型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限；pn(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后能量型儲(chǔ)能的充放電功率，其計(jì)算公式為：

式中：pn,ref(t)為能量型儲(chǔ)能的參考功率；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηnc和ηnd為能量型儲(chǔ)能的充放電效率。

當(dāng)研究時(shí)長為tn時(shí)，能量型儲(chǔ)能額定容量en,rate的計(jì)算公式為

式中：en,rate為能量型儲(chǔ)能額定容量；pn(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后能量型儲(chǔ)能的充放電功率；δtn為能量型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socn,0為能量型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socn,min、socn,max為能量型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限

當(dāng)soc0滿足等式，且en,rate取等號(hào)時(shí)，能量型儲(chǔ)能的額定容量最小。

式中：pn(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后能量型儲(chǔ)能的充放電功率；δtn為能量型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socn,0為能量型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socn,max、socn,min為能量型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限值。

功率型儲(chǔ)能的額定功率配置計(jì)算：

設(shè)定功率型儲(chǔ)能的額定功率為pg,rate，考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和功率型儲(chǔ)能的充放電效率，功率型儲(chǔ)能的額定功率配置計(jì)算公式為：

式中：pg,rate為功率型儲(chǔ)能的額定功率；tg,0為功率型儲(chǔ)能充放電初始時(shí)刻；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηgc和ηgd為功率型儲(chǔ)能的充放電效率；pg,ref(t)為功率型儲(chǔ)能的參考功率。

功率型儲(chǔ)能的額定容量配置計(jì)算：

設(shè)功率型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)為socg,0，k時(shí)刻的荷電狀態(tài)為：

式中：δtg為功率型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socg,k為k時(shí)刻功率型儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；socg,min、socg,max為功率型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限；pg(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后功率型儲(chǔ)能的充放電功率，其計(jì)算公式為：

式中：pg,ref(t)為功率型儲(chǔ)能的參考功率；ηdc-dc和ηdc-ac為換流器的能量轉(zhuǎn)換效率；ηgc和ηgd為功率型儲(chǔ)能的充放電效率。

當(dāng)研究時(shí)長為tg時(shí)，功率型儲(chǔ)能額定容量eg,rate的計(jì)算公式為

式中：eg,rate為功率型儲(chǔ)能額定容量；pg(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后功率型儲(chǔ)能的充放電功率；δtg為功率型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socg,0為功率型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socg,max、socg,min為功率型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限值；

當(dāng)socg,0滿足等式，且eg,rate取等號(hào)時(shí)，功率型儲(chǔ)能的額定容量最小。

式中：eg,rate為功率型儲(chǔ)能額定容量；pg(t)為考慮換流器能量轉(zhuǎn)換效率和充放電效率后功率型儲(chǔ)能的充放電功率；δtg為功率型儲(chǔ)能充放電時(shí)間間隔；socg,0為功率型儲(chǔ)能的初始荷電狀態(tài)；socg,max、socg,min為功率型儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的上下限值。

4、混合儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)評(píng)估

本發(fā)明實(shí)施例綜合考慮混合儲(chǔ)能設(shè)備的投入成本，建立混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(hess)的全壽命周期成本模型，。全壽命周期成本lcc指在整個(gè)壽命周期內(nèi)產(chǎn)生的一切直接的、間接的等所有費(fèi)用，假設(shè)hess壽命為t年，折現(xiàn)率為i，hess元件更新置換次數(shù)為n，則全壽命周期成本模型為：

minlcc＝cinv+crep+com+cscr-cres

cinv＝cpinvprate+ceinverate

cscr＝(cpscrprate+cescrerate)(n+1)(p/f,i,t)

cres＝σres(cinv+crep)(p/f,i,t)

式中：cinv、crep、com、cscr、cres分別為hess的初始投資成本、更新置換成本、運(yùn)行維護(hù)成本、報(bào)廢處理成本和回收殘值；cpinv、ceinv、cprep、ceinv、cpom、ceom、cpscr、cescr分別為單位功率成本系數(shù)、單位容量成本系數(shù)、單位功率更新成本系數(shù)、單位容量更新成本系數(shù)、單位功率運(yùn)維成本系數(shù)、單位容量運(yùn)維成本系數(shù)、單位功率報(bào)廢處理成本系數(shù)和單位容量報(bào)廢處理成本系數(shù)；prate、erate分別為hess的額定功率和hess的額定容量(計(jì)算能量型儲(chǔ)能時(shí)，prate就代表pn,rate；計(jì)算功率型儲(chǔ)能時(shí)，prate就代表pg,rate，同理推得erate)；(p/f,i,t)＝(1+i)^-t；wess(t)為年充放電量；σres為回收殘值率，取3％～5％。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例中采用江蘇省某光伏電站2013年某典型日的實(shí)際輸出功率數(shù)據(jù)(采樣時(shí)間為1min)，在matlab中進(jìn)行仿真分析。采用33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)對(duì)光儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行一天的優(yōu)化，分別利用光伏功率預(yù)測方法和負(fù)荷預(yù)測方法獲得光伏電站日出力曲線及負(fù)荷日運(yùn)行曲線，如圖3所示，構(gòu)建本發(fā)明所提的光儲(chǔ)系統(tǒng)參與主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，采用二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法求解模型，獲得光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)出力。將該典型日光儲(chǔ)系統(tǒng)參與配電網(wǎng)運(yùn)行最優(yōu)出力與光伏實(shí)際出力的差值作為不平衡功率數(shù)據(jù)，圖4給出了不平衡功率eemd分析結(jié)果。由圖可知，固有模態(tài)函數(shù)ci(t)的幅值和頻率隨著i的增大而減小，且均在零值附近振蕩。結(jié)合遞歸希爾伯特變換得到的瞬時(shí)頻率-時(shí)間曲線，如圖5所示。

分析可知，c4(t)和c5(t)混疊最少，因此取i＝4作為頻率劃分分界點(diǎn)，將不平衡功率劃分為高低頻分量，則功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能輸出功率參考值為pg,ref(t)＝c1(t)+c2(t)+c3(t)+c4(t)；pn,ref(t)＝c5(t)+c6(t)+r(t)。

結(jié)合功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能的特性，本發(fā)明實(shí)施例采用以下四種不同的配置方案。

方案1為鋰離子電池；方案2為鋰離子電池和超級(jí)電容器；方案3為鋰離子電池和飛輪儲(chǔ)能；方案4為鋰離子電池和超導(dǎo)磁儲(chǔ)能。各儲(chǔ)能參數(shù)如表1所示，根據(jù)上述方法進(jìn)行不同方案下額定功率和額定容量的配置，并估算混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(hess)壽命，假設(shè)hess的全壽命周期為10年，則可計(jì)算得出各配置方案下hess的投資成本，此計(jì)算過程為現(xiàn)有技術(shù)，不贅述，具體計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表1

表2

通過對(duì)表2分析可知，傳統(tǒng)希爾伯特-黃變換配置的額定功率和額定容量均明顯高于本發(fā)明方法的配置結(jié)果，例如方案2中，傳統(tǒng)希爾伯特-黃變換配置的額定功率和額定容量分別為2.18mw/0.37mw·h、3.60mw/0.19mw·h，本發(fā)明方法配置的額定功率和額定容量分別為1.39mw/0.29mw·h、2.64mw/0.17mw·h。從投資成本來看，采用hess方案經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)優(yōu)于單一儲(chǔ)能方案，由于hess方案可大大增加鋰離子電池的運(yùn)行壽命，從而降低儲(chǔ)能的投資成本，其中方案2的經(jīng)濟(jì)性最佳，故可作為面向配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行應(yīng)用下混合儲(chǔ)能容量配置的推薦方案。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。