摘要
在孤岛型直流微电网中，相比单一类型的储能系统，混合储能系统在平抑网内功率波动，维持网内能量平衡，提高系统可靠运行等方面更具有优势。其容量配置的合理性对于混合储能的运行状态以及系统的经济性存在重要影响。因此，针对孤岛型微电网中混合储能容量配置优化问题进行深入研究具有重要的实践意义。本文的研究内容如下： 本文首先介绍了微电网发电系统结构，分析了风力、光伏发电的原理并建立功率输出模型，在此基础上对锂电池和超级电容建立了数学模型。考虑循环充放电次数和放电深度对锂电池寿命的影响，利用雨流计数法，建立了电池寿命的量化模型，并引出寿命平均衰减指标这一概念。 其次，针对混合储能功率的分配问题，研究了一种自适应混合储能能量管理策略。该方法结合变分模态分解算法与样本熵对混合储能总的功率指令进行初级分解，并在此基础上考虑荷电状态的运行范围，通过两个模糊控制器对初级功率指令进行动态调整，为使混合储能间能量协调，设计了两个控制器的动作标准。同时分析了变分模态算法中分解尺度K的选择对功率分解结果的影响，将锂电池寿命衰减指标引入能量管理策略中实现功率自适应分解。在MATLAB上进行仿真对比分析，结果表明所提能量策略能优化储能整体运行状态，实现过充过放保护，并分析了不同容量配置下对能量管理策略的影响。 最后，针对混合储能系统能量管理策略与容量配置二者间存在耦合关系，本文研究了一种基于能量管理策略的容量配置方法。将运行过程中的荷电状态、储能充放电功率、系统可靠性指标以及系统能量平衡作为约束条件，建立包含混合储能年综合成本与锂电池寿命周期的多目标优化模型；针对传统多目标粒子群搜索算法易跳入局部最优的问题，采用基于全局最优距离的自适应非线性惯性权重，并对两个学习因子的取值进行优化，在此基础上引入交叉变异操作增加迭代求解过程中种群多样性，通过动态拥挤距离法更新非支配解集，利用序数偏好与信息熵结合的方法选出最优值。通过MATLAB进行仿真对比分析，仿真结果表明，该方法在满足系统可靠性指标的基础上可以提高经济性，优化混合储能运行状态。
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