1.一种微电网分布式混合储能系统功率分配方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将微电网中新能源出力与负载需求间功率差额分配到不同的分布式混合储能系统中,使每个混合储能系统都能够预留一定的储能容量,以分布式混合储能系统可用储能容量占总容量比例最大为目标制定功率分配目标函数,考虑混合储能系统的容量、功率与调度可行性约束;
S2、采用蝴蝶优化算法求解功率分配目标函数,得到微电网中各个分布式混合储能系统所接受的目标功率,实现新能源盈余功率的初次分配;
S3、将初次分配得到的分布式混合储能系统目标功率采用基于希尔伯特‑黄变换的方法进一步分解,首先将信号经验模态分解为一系列固有模态函数,之后对分解出的固有模态函数进行希尔伯特变换,得到每个固有模态函数的瞬时频谱,将它们组合起来得到整个信号的能量分布谱图;
S4、在能量分布谱图上确定出高频和中频的分界频率以及中频和低频的分界频率,根据混合储能系统中飞轮、蓄电池与超级电容的不同特性进行二次分配,将高频功率分配给超级电容器,中频功率分配给飞轮,低频功率分配给蓄电池,得到不同特性储能的功率分配结果;
所述步骤S1具体包括以下步骤:
S11、以混合储能系统剩余可用储能容量占总容量最大为目标建立目标函数:式中,N代表混合储能系统装置安装总个数, 为第k个混合储能系统上一周期结束时存储的电量, 为第k个混合储能系统的最大储能容量, 为第k个混合储能系统的输出功率,Pne(t)和Pld(t)分别为t时刻微电网内新能源总的输出功率与负载需求功率,D为控制指令的执行周期;
所述步骤S4具体包括以下步骤:
S41、为了解决t时刻模态能量混叠导致功率补偿出现误差,需要确定两条合适的分界频率,使与该分界频率相邻的两个固有模态函数的能量混叠最少,假设fm为低频和中频的分界频率,位于第l个和第l+1个模态分量频率fl(t)和fl+1(t)之间,fn为高频和中频的分界频率,位于第g个和第g+1个模态分量频率fg(t)和fg+1(t)之间,则fl(t)和fl+1(t)频率混叠部分对应的功率cl(t)和cl+1(t)的绝对值乘上时间即为混叠能量,计算式如下:ΕCD=α*ΕCD,l+β*ΕCD,l+1
式中,cl(tj)为tj时刻对应的cl(t)的功率,cl+1(tk)为tk时刻对应的cl+1(t)的功率,α和β为蓄电池和飞轮补偿能量的权值,ECD,l为cl(t)中由蓄电池代替飞轮补偿的混叠能量,ECD,l+1为cl+1(t)中由飞轮代替蓄电池补偿的混叠能量,ECD为总的混叠能量,在fl(t)和fl+1(t)之间,选取使总的混叠能量ΕCD取最小值时的频率作为实际低频与中频的分界频率,以同样的方法在fg(t)和fg+1(t)之间找到实际中频与高频的分界频率;
S42、将原始功率信号分为高频、中频和低频三部分,分别分配给超级电容器、飞轮和蓄电池,把频率高于fn的高频功率分量记为PSC(t);频率低于fm的低频功率分量记为PB(t);频率在两者之间的中频功率分量记为PF(t);
那么三种储能设备的充放电功率可表示为:
PSC(t)=c1(t)+c2(t)+...+cg(t)+cCD,g+1(t)‑cCD,g(t)PF(t)=cg+1(t)+cg+2(t)+...+cl(t)+cCD,l+1(t)‑cCD,l(t)+cCD,g(t)‑cCD,g+1(t)PB(t)=cl+1(t)+cl+2(t)+...+cn(t)+cCD,l(t)‑cCD,l+1(t)式中,c1(t)~cg(t)为超级电容承担的高频功率,cg+1(t)~cl(t)为飞轮储能承担的中频功率,cl+1(t)~cn(t)为蓄电池承担的低频功率,cCD,g(t)为cg(t)中由飞轮代替超级电容器补偿的功率,cCD,g+1(t)为cg+1(t)中由超级电容器代替飞轮补偿的功率,cCD,l(t)为cl(t)中由蓄电池代替飞轮补偿的功率,cCD,l+1(t)为cl+1(t)中由飞轮代替蓄电池补偿的功率。
2.根据权利要求1所述的分布式混合储能系统功率分配方法,其特征在于,所述步骤S1还包括以下步骤:S12、考虑分布式混合储能系统运行的实际情况设定以下四点约束条件:能量守恒约束,任意时刻微电网中新能源发电输出功率与分布式混合储能系统总的输出功率之和,应该等于微电网内负载功率的总和,数学表达式如下:式中, 为第k个混合储能系统当前输出功率;
混合储能系统容量约束,混合储能系统在运行过程中,其当前储存电量不能超过设定的最大值和最小值,公式如下:式中, 为第k个混合储能系统设定的储存电量最小值, 为第k个混合储能系统设定的储存电量最大值;
最大功率约束,不同的混合储能系统的输出功率在实际使用中不能超出限制,约束如下式所示:式中, 为混合储能系统k的最大放电功率, 为混合储能系统k的最大
充电功率;
可调度性约束,确保目标函数求解出的各混合储能系统输出功率是可执行的,约束式如下:
3.根据权利要求1所述的分布式混合储能系统功率分配方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括以下步骤:S31、将第k个分布式储能系统的目标功率信号按公式 进行经验模
态分解,得到若干个固有模态函数ci(t)与余量r(t),式中,ci(t)代表第i个固有模态分量,n代表了固有模态分量的个数,r(t)代表余波分量;
对分解出的固有模态函数与余量相加,得到原始序列χ(t),并对其进行希尔伯特变换,公式如下: 式中,τ为时域转换为频域后的横坐标,χ(τ)为原始序列信号在频域中的表示;由χ(t)和H(t)形成的解析信号的表达式为:Z(t)=χ(t)+jH(t)=jθ(t)Α(t)e ,式中 Α(t)为χ(t)的瞬时幅值;θ
(t)为χ(t)的瞬时相位,设瞬时频率 对每一阶固有模态函数做希尔伯特变换,并求出对应的解析函数的瞬时幅值和瞬时频率,得到每个固有模态函数的瞬时频率——时间曲线,将它们组合起来就得到整个信号的能量分布谱图 式中,Re表示表示取复数的实部,n表示固有模态分量的个数,Αi(t)表示第i个固有模态分量的瞬时幅值,ωi(t)为第i个固有模态分量的瞬时频率。
4.根据权利要求1所述的分布式混合储能系统功率分配方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:S21、利用蝴蝶优化算法对S11中目标函数进行求解,首先初始化蝴蝶种群Xi,下标i=1,
2,…N,,Xi表示蝴蝶群体中第i只蝴蝶空间位置,初始化感觉模态c、幂指数a和切换概率p的值;
S22、开始迭代,搜索空间中的所有蝴蝶移动到新位置,并计算解空间中不同位置上所a有蝴蝶的适应度值Fi(x),然后这些蝴蝶将通过公式γ=cI 计算在它们的位置处产生的香味,式中,γ是香味能够被其他蝴蝶感知的强度,c是蝴蝶的感觉模态,在[0,1]之间取值,I是刺激强度,a是依赖于模态的幂指数,在[0,1]之间取值;
算法根据切换概率p决定算法的全局搜索和局部搜索,位置更新公式如下:*
其中: 是第t次迭代中第i只蝴蝶的解向量xi;g 表示在当前迭代的所有解中的最优解; 和 表示解空间中的第j只和第k只蝴蝶的解向量;第i只蝴蝶发出的香味用γi表示,*r是[0,1]的随机数;p>rand时,算法进入全局搜索阶段,蝴蝶朝着最优解g 移动,p<rand时,蝴蝶进行局部随机搜索;
S23、当达到最大迭代次数时,结束流程,得到N个分布式储能的目标功率Phess1~PhessN。