国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司经济技术研究院郭智源获国家专利权
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龙图腾网获悉国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司经济技术研究院申请的专利一种混合储能系统容量优化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:CN118174329B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-16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:202410211613.3,技术领域涉及:H02J3/28;该发明授权一种混合储能系统容量优化方法是由郭智源;李继宇;陈雪;陈大才;林剑;余定文;林奕夫设计研发完成,并于2024-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种混合储能系统容量优化方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种混合储能系统容量优化方法。首先建立了以混合储能系统的成本、蓄电池的充放电转换次数最小的多目标数学模型;接着,通过熵权法将多目标优化转化为带权重的单目标优化问题,并用改进的粒子群算法对带有权重系数的单目标函数进行优化,得到混合储能系统功率和容量最优解;最后,为了衡量混合储能系统运用于平抑风电功率波动的优化效果,本发明定义了混合储能系统荷电状态系数和并网平滑率作为混合储能系统多目标优化的评价指标。
本发明授权一种混合储能系统容量优化方法在权利要求书中公布了:1.一种混合储能系统容量优化方法,其特征在于,首先建立以混合储能系统的成本、蓄电池的充放电转换次数最小的多目标数学模型; 接着,通过熵权法将多目标优化转化为带权重的单目标优化问题,并用改进的粒子群算法对带有权重系数的单目标函数进行优化,得到混合储能系统功率和容量最优解,具体实现方式如下: 1种群的初始化;设定种群粒子规模,随机初始化种群中粒子速度v0=[v1,v2,v3,v4]T和粒子位置x0=[x1,x2,x3,x4]T;种群中粒子位置表示在满足约束条件下的四个决策变量的数值,即超级电容、蓄电池的额定功率以及超级电容、蓄电池的额定容量四个决策变量的数值; 2计算种群初始极值;将粒子的初始位置x0=[x1,x2,x3,x4]T代入搭建的混合储能系统模型中,运行仿真;若平抑过程中,不能约束条件,则该粒子无效,需要重新生成粒子,再运行仿真,直到粒子满足容量配置的约束条件;然后根据混合储能系统单目标函数,求得初始个体极值pbest和群体极值gbest; 3更新粒子的位置和速度;按照下式对粒子进行更新,新生成的粒子也要满足粒子满足容量配置的约束条件,对于不满足的粒子,需要重新生成; xit+1=xit+vit+1t=1,2,…,Tmax vit+1=ωvit+c1r1pi.best-xit+c2r2gbest-xitt=1,2,…,Tmax v为粒子的速度,x为粒子的位置,pi.best为个体极值,gbest为群体极值,c1和c2为加速度因子,t为当前的迭代次数,i为种群中第i个粒子,ω为惯性权重,r1和r2是区间内产生的随机数; 4根据下式,更新算法的惯性权重; ωmin和ωmax分别为惯性权重常数ω的最小值和最大值;fmin和favg分别为当前粒子目标函数的最小值和平均值; 5种群中个体极值和群体极值更新:将更新生成的粒子的位置xt+1=[x1,x2,x3,x4]T代入搭建的混合储能系统模型中,运行仿真;同理不满足约束条件的粒子需要重新生成;求得个体极值pbest和群体极值gbest,并将其与上一代粒子的个体极值和群体极值进行比较;若新生成的粒子的个体极值pbest和群体极值gbest比上一代好,则将其作为当前的个体极值和群体极值;反之,则保持上一代粒子的个体极值和群体极值,将其作为当前的个体极值和群体极值; 6根据进化代数或者精度算法设定条件,判断算法停止或继续进化;若条件满足要求,则搜索结束,输出目标函数的最优解,即群体极值gbest;若条件不满足,则返回继续执行步骤3; 最后,定义混合储能系统荷电状态系数和并网平滑率作为混合储能系统多目标优化的评价指标,具体实现方式如下: 设混合储能系统参与平抑风电功率波动的时间为[t1,tn],采样时间间隔为1s; 1定义混合储能系统荷电状态系数h1: 混合储能系统荷电状态系数h1是通过超级电容和蓄电池在运行时间内实时的荷电状态SOC偏离荷电状态中间值SOCmedu距离之和与荷电状态最大SOCmax、荷电状态最小SOCmin之间的差值的总和之比来表征混合储能系统对风电波动功率的平抑能力; 2定义并网平滑率h2: PWind、PSC、PBat分别为风电、超级电容、蓄电池的功率,以并网平滑率h2作为评价指标,其值为混合储能系统无法完全吸收的功率剩余量ΔPHybrid的绝对值方差即var|ΔPHybrid|与风电并网功率PGrid绝对值方差var|PGrid|的比值,并网平滑率h2用来表征混合储能系统对风电波动功率的抑制效果;h2值越小,说明混合储能系统无法完全吸收的功率剩余量ΔPHybrid较小,并入电网的功率较少,对风电的波动功率的平滑效果越好。
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