一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法与流程

技术特征：
1.一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，其通过灰狼优化算法获取电池储能系统的目标尺寸，并对其尺寸进行优化，以在发生故障时稳定微电网的频率响应；包括步骤：s1：根据微电网与微电网中各电池储能系统的参数数据获取编码矩阵，所述编码矩阵中的元素表示微电网中电池储能系统的可选尺寸，元素中的x表示电池储能系统，元素中的n表示电池储能系统的数量，p表示电池储能系统x的位置；s2:通过编码矩阵设定灰狼优化算法的输入参数,并初始化狼群位置即电池储能系统x的位置；s3：通过适应度目标函数获取每个狼所在位置对应的适应度目标函数值，即微电网通过电池储能系统调频后的频率偏差效果目标函数值；根据适应度目标函数值，划分狼群的层级；并通过灰狼优化算法获取顶层狼的所在位置，即电池储能系统的目标尺寸；s4:通过适应度目标函数获取目标尺寸对应电池储能系统在当前采样时刻与下一采样时刻的适应度目标函数值；当下一采样时刻的适应度目标函数值小于当前采样时刻的适应度目标函数值时，以预设步长
△
b增加电池储能系统的目标尺寸，在这个过程中，当出现下一采样时刻的适应度目标函数值大于当前采样时刻的适应度目标函数值时，以第一预设步长减小电池储能系统的目标尺寸，直至下一采样时刻的适应度目标函数值小于当前采样时刻的适应度目标函数值，并在此时，以第二预设步长增加电池储能系统的目标尺寸，直至下一采样时刻的适应度目标函数值再次大于当前采样时刻的适应度目标函数值，并输出当前电池储能系统的目标尺寸为最优尺寸，所述预设步长
△
b大于第一预设步长,第一预设步长大于第二预设步长。2.根据权利要求1所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，在步骤s2与s3之间还包括：s21：判断各电池储能系统是否满足预设约束条件，若是，则进入步骤s3，若否，则返回步骤s2重新初始化狼群位置。3.根据权利要求2所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：s31：通过适应度目标函数获取每个狼所在位置对应的适应度目标函数值，即微电网通过电池储能系统调频后的频率偏差效果目标函数值；s32：根据适应度目标函数值，将狼群划分为α、β、δ、ω，其中，α狼为电池储能系统调频效果最优的狼，β狼为电池储能系统调频次优的狼，δ狼为电池储能系统调频第三优的狼，ω狼为剩余的狼；s33：初始化迭代次数,并开始进行迭代次数的计数；s34：更新狼群的位置；s35：迭代次数加1，并判断迭代次数是否大于等于最大迭代次数，若否，则返回步骤s34，若是，则输出α狼即顶层狼的所在位置为电池储能系统的目标尺寸。4.根据权利要求3所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述步骤s34至s35之间还包括：s341：检查更新后的狼是否满足预设约束条件，若是，则进入步骤s35，若否，则返回步
骤s34。5.根据权利要求1所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述步骤s1中编码矩阵的公式表达式为：式中，元素表示微电网中电池储能系统的可选尺寸，x表示电池储能系统，n表示编码矩阵中横向元素的数量即电池储能系统的数量，p表示电池储能系统x的位置。6.根据权利要求2所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述步骤s2中初始化狼群位置的公式为：position＝p
min
rand()*(p
max-p
min
)；式中，p
min
表示狼群位置最小值，p
max
表示狼群位置最大值，rand()表示随机函数，position表示狼群随机位置。7.根据权利要求2或4所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述预设约束条件包括：约束条件公式1：0≤pd(t)≤pd；式中，pd为电池储能系统的标准输出功率，pd(t)为电池储能系统在t时刻的输出功率；约束条件公式2：s1≤soc(t)≤s2；式中，s1、s2分别为电池储能系统储能荷电量的标准上限与标准下限，soc(t)为电池储能系统在t时刻的储能荷电状态；约束条件公式3，即储能荷电状态与电池储能系统输出功率之间的关系需满足等式：式中，soc(0)为故障发生瞬间的储能荷电状态，η
f
为电池储能系统的放电效率；e
d
为电池储能系统的储能容量大小；约束条件公式4：
式中，
△
f为电池储能系统的频率偏差，
△
f
max
为电池储能系统的最大频率偏差；为电池储能系统的滑差，为电池储能系统的最大滑差；约束条件公式4：式中，h为惯量时间常数，k
l
为负荷的综合频率调节系数，
△
p为微电网中防御标准下的最大可能功率缺额故障扰动量，
△
p
d
为电池储能系统的额定放电功率。8.根据权利要求3所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述适应度目标函数的公式表达式为：式中，n表示在预设时段内对电池储能系统频率采样的次数，f
i
表示第i次采样得到的电池储能系统频率，f0表示电池储能系统的额定频率，f为电池储能系统的适应度目标函数值。9.根据权利要求3所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述步骤s34中更新狼群的位置，包括步骤：1)获取每一条狼分别与α、β、δ狼之间的距离，获取公式为：1)获取每一条狼分别与α、β、δ狼之间的距离，获取公式为：1)获取每一条狼分别与α、β、δ狼之间的距离，获取公式为：式中，分别表示每一条狼所在位置分别与α、β、δ狼所在位置的距离；分别表示α、β、δ狼的当前位置；分别表示α、β、δ狼的当前位置；均为随机向量，所述其中是(0,1)之间的随机值；表示当前狼的位置；2)：根据每一条狼分别与α、β、δ狼之间的距离更新狼群的位置，所用公式为：
式中，其中，是随着迭代次数从2衰减至0的常数向量，是(0,1)之间的随机值，是随机系数；为每一条狼根据α、β、δ狼进行更新后的位置，为更新后狼的位置。10.根据权利要求1所述的一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，其特征在于，所述第一预设步长为
△
b/2，第二预设步长
△
b/4。

技术总结
本发明公开了一种基于微电网的电池储能系统尺寸优化方法，涉及微电网领域，其根据微电网与微电网中各电池储能系统的参数数据获取编码矩阵，通过编码矩阵设定灰狼优化算法的输入参数,并初始化狼群位置；通过适应度目标函数划分狼群的层级，并通过灰狼优化算法获取顶层狼的所在位置，即电池储能系统的目标尺寸，其通过灰狼优化算法嵌入在优化方法中以得到目标尺寸，并通过步骤S4对目标尺寸进一步优化以得到最优尺寸，实现了在微电网出现故障、发电和负载需求之间不平衡导致频率不稳定时，给微电网提供足够的频率支持以稳定微电网的频率响应，使电力系统在正常和异常条件下均能稳定运行的同时，进一步降低电池储能系统成本的目标。的目标。的目标。


技术研发人员：王蒋静 叶佳青 杨建立 曹雅素 徐杰 俞佳捷 张力 黄湘云 郑瑞云 毛倩倩 徐科兵 汪溥 秦桑
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/12