南京理工大学傅炜翔获国家专利权
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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119362533B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411380558.7,技术领域涉及:H02J3/32;该发明授权计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法是由傅炜翔;戚志东;轩宇飞;白笏豪设计研发完成,并于2024-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法。方法包括:建立全钒液流电池的充放电效率、动态自放电率以及动态容量衰减性能的数学模型,在此基础上,采用元模型启发式方法构建计及动态性能的主动配电网电池储能系统嵌套式双层优化运行模型,其中内层优化目标为全钒液流电池的动态性能,外层优化目标为主动配电网的综合运行收益,采用改进的粒子群算法求解储能系统嵌套式双层优化运行方案,在电池性能与经济性协同最优下构建储能优化运行方案。本发明提出了一种计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行模型,解决了电池动态性能与主动配电网综合运行收益协同最优的问题,提供了一种合理的主动配电网电池储能系统运行方案。
本发明授权计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法在权利要求书中公布了:1.一种计及动态性能的主动配电网全钒液流电池储能系统嵌套式双层优化运行方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1、通过对全钒液流电池的充放电实验测试,对全钒液流电池动态性能进行建模,具体方法为: 通过全钒液流电池的充放电功率实验测试,构建电池的效率数据矩阵集A,对全钒液流电池的充电效率ηc和放电效率ηd进行最小二乘法拟合,得到电池充放电效率模型,分别具体为: 其中Tb为运行温度,Pb为运行效率,SoC为储能系统的荷电状态,ac、bc、cc、dc和ao、co、ac1、bc1、cc1、dc1为VRB充电效率系数拟合参数值,ad、bd、cd与ad1、ao、cd1、bo、do为VRB放电效率系数拟合参数值; 步骤1.2、通过不同SoC下全钒液流电池的静置实验测试,构建电池的自放电率数据矩阵集B,并对电池自放电率γ进行拟合,得到电池自放电率模型,具体为: γ=maTb+mbSoC·mcSoC+md其中,Tb为运行温度,ma、mb、mc、md均为自放电率系数拟合参数值; 步骤1.3、获取电池容量衰减性能的半经验公式,通过电池充放电容量衰减实验测试拟合出相关参数,得到电池动态容量衰减性能模型,具体为: 式中,kNc为循环次数系数,Ncn为等效成100%充放电循环的循环次数,N为实验次数,在单次充放电循环内荷电状态的平均值被定义为SoCa,利用荷电状态的均方差SoCd对循环周期内荷电状态的波动幅度进行描述,τ为时间常数,其中,kT分别为温度影响系数,T和Tref分别为环境温度的实际值和参考值,Ta,t和Trefa分别为VRB内部运行温度的实际值和参考值,k1、k2、k3、k4是容量衰减与荷电状态关系的拟合系数值; 步骤2、通过全钒液流电池的能量和功率变化情况,对储能电池的动态输出特性建模; 步骤3、通过对储能系统接入主动配电网的功能性和经济性作用进行多角度分析,建立主动配电网综合运行收益指标体系,具体过程如下: 步骤3.1、考虑弃光伏量为主动配电网运行收益,确定光伏消纳: 光伏消纳Bab计算方式如下: Bab=kaWVRB式中,ka为价格因子,WVRB为弃光伏量,其中,总弃光伏量通过如下的方式计算: 式中,Pwind为储能系统中风机的发电功率,Nwind为风电装机数量,Psolar为储能系统中光伏的发电功率,Nsolar为光伏装机数量,Pgrid_min为储能系统运行时向于主动配电网从上级电网购电量的最小值,Ploss是网损,Pload为负荷功率,PVRB为储能系统的输出功率,Zt为储能系统弃光伏状态特征量; 步骤3.2、削峰填谷为主动配电网运行收益,计算削峰填谷收益Bup进行等效折价,具体方法为: 计算削峰率ω,具体公式为: 式中,Pmax为削峰之前储能运行过程中的负荷峰值,P'max为削峰之后储能运行过程中的负荷峰值; 根据削峰率计算延缓电网改造升级的年限Ny,具体计算公式如下: 式中,ε为年负荷增长率; 根据延缓电网改造升级的年限计算储能运行优化获得的延缓改造升级的收益,公式如下: 式中,Ce为电网改造升级所需的投资,ir与dr分别为利率和贴现率; 步骤3.3、计算电力市场套利Barb: 式中,τ为总年份,Δf为一年中配电网运行时收益的差值,Cp是实时电价,Psell是储能系统出售的电力,当储能系统向负荷出售电力时Psell0,购电时Psell0;Pgrid储能系统通过存储光伏从而减少向上级电网购买的电量; 步骤3.4、计算环境效益Bem: 在上式中,Cw,k为污染物排放的单位收费;ζgrid,k为上级电网污染物排放密度;Pg表示储能系统运行时减少的从上级电网购电的总电量,M表示污染物种类,Pgrid表示储能系统运行时每小时减少的从上级电网购电的总电量; 步骤4、构建嵌套式双层优化运行模型; 步骤5、采用优化后的粒子群算法对嵌套式双层优化运行模型进行求解,获得储能系统嵌套式双层优化运行方案。
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