一种考虑寿命损耗和SOC中心偏离的储能系统功率控制方法与流程

一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法
技术领域
1.本发明属于混合储能系统功率协调控制的技术领域，具体涉及一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法。


背景技术：

2.近年来，我国大力发展光伏发电技术，光伏渗透率不断提高，而光伏发电受气象条件影响较大，其输出功率具有一定的波动性与间歇性；同时光伏的大规模并网给电网的安全、稳定运行带来严峻挑战，根据现行的光伏电站并网标准q/gdw 1617-2015，光伏电站并网有功功率的变化速率应不超过每分钟10％的光伏电站额定功率，其中光伏电站并网有功功率的变化速率的定义为1分钟内光伏输出功率的最大值与最小值的差值；因此，光伏的并网功率波动必须要被限制在一定的范围内。
3.现有的光伏并网功率波动平抑策略主要依赖储能系统实现，按储能系统的构成可分成混合储能系统和单一类型的储能系统；由于混合储能系统具有更低的建设成本，目前光伏并网功率波动平抑策略主要基于混合储能系统，其研究热点主要为如何获得目标并网功率并在混合储能之间实现功率分配。有文献利用一阶低通滤波器将光伏功率曲线分解为低频分量和高频分量两部分，分别作为目标并网功率和储能的功率指令，再根据储能荷电状态(state of charge，soc)调整低通滤波器的滤波时间常数，防止过充过放，但在不同天气下低通滤波器的截止频率难以确定，且光伏输出功率存在一定的延迟。还有文献针对小波包分解的延迟效应，设置光伏功率波动阈值以判断是否进行小波包分解，降低了计算量与延迟，并利用模糊控制优化混合储能系统的功率分配，但是考虑到储能系统的成本问题，要完全实现平抑目标，在实际中很难满足对储能系统功率和容量的要求。同时储能系统在运行过程中还会因充放电循环而产生一定的循环老化，使得储能系统的成本相对较高，因此优化储能系统的功率控制有利于储能系统的经济运行。有文献根据放电深度(depth of discharge，dod)与循环寿命的关系，将任意dod下的充放电过程均等效为100％ dod下的充放电过程，建立计及储能电池循环损耗成本的多目标优化模型，降低了储能电池循环损耗成本，但该方法不适合混合储能系统，无法实时评估储能系统的循环寿命损耗。还有文献根据储能电池的工作特性，通过改变小波包分解的层数，减少了能量型储能的充放电次数，以延长其使用寿命，但该方法没有定量分析储能电池的循环寿命消耗。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题及不足，本发明的主要目的在于克服传统光伏功率波动平抑方法的缺点，提供一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，该方法根据光伏功率与并网功率波动允许范围的关系确定混合储能系统动作状态及功率指令，实现了光伏并网功率波动的平抑，减小了光伏并网功率波动对电网的冲击；以混合储能系统寿命损耗百分比之和最小、荷电状态中心偏离度最小为目标建立多目标优化问题，利用第二代非支配排序遗传算法求解多目标优化问题，实现混合储能系统功率的协调控制，对不
同循环寿命、不同初始荷电状态的混合储能系统具有较好的适用性，实现了光伏并网功率波动的平抑，且量化了储能系统循环寿命损耗。
5.为了达到上述目的，本发明一方面采用一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，所述储能系统包括光伏电站和混合储能系统；所述光伏电站运行于mppt模式并通过dc/ac光伏逆变器连接到交流母线上；所述混合储能系统包括锂电池和超级电容；所述锂电池和超级电容各经过一个双向dc/ac储能变流器连接到交流母线上；所述储能系统通过变压器与交流电网相连；方法包括下述步骤：
6.分别采集混合储能系统和光伏电站输送到并网点处的有功功率，确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限；
7.根据储能系统输送到并网点处的有功功率与并网点功率波动允许范围的关系，确定平抑光伏并网功率波动所需的混合储能系统功率指令；
8.以混合储能系统寿命损耗最小和soc中心偏离度最小为目标，并结合混合储能系统运行的约束条件，建立混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题，利用第二代非支配排序遗传算法求解得到帕累托解集；
9.引入模糊隶属度函数，计算各目标函数对帕累托解集中每个解的满意度，将具有最高标准化满意度的解作为混合储能系统优化调度的最优折中解；其中，最优折中解对应锂电池和超级电容的功率指令；
10.根据混合储能系统安全运行的约束条件以及当前的soc值，对最优折中解所对应的功率指令进行调整。
11.作为优选的技术方案，所述光伏电站输出的有功功率为p
pv
；所述锂电池的功率指令为p1；所述超级电容的功率指令为p2；所述混合储能系统总的输出功率为p
hess
，当p
hess
(t)＜0时，混合储能系统充电，当p
hess
(t)＞0时，混合储能系统放电；
12.所述储能系统输送到并网点处的有功功率p
out
，即光伏并网功率，表示为：
13.p
out
＝p
pv
+p
hess
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；
14.所述确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限，具体为：
15.设储能系统采样时间间隔δt，光伏并网功率在一分钟内的最大值和最小值分别为：
[0016][0017][0018]
其中，t为当前时间；k为一分钟内采样点的数量；
[0019]
根据光伏并网功率波动速率的定义和并网要求，为避免光伏并网功率变化速率越限，则并网点处光伏功率波动允许范围的下限p
out，min
(t)通过一分钟内储能系统输送到交流母线上的有功功率的最大值确定，且满足最大值与并网点处光伏功率波动允许范围的下限的差值为10％的光伏电站额定功率pn；同理，并网点处光伏功率波动允许范围的上限p
out，max
(t)通过一分钟内储能系统输送到交流母线上的有功功率的最小值确定，且满足最小值与并网点处光伏功率波动允许范围的上限的差值为10％的光伏电站额定功率pn，则光伏并网功率波动允许范围的上限和下限计算公式为：
[0020][0021][0022]
作为优选的技术方案，为实现储能系统的安全并网，光伏并网功率p
out
满足关系：p
out
(t)∈[p
out，min
(t)，p
out，max
(t)]；
[0023]
根据关系，确定平抑光伏并网功率波动所需的混合储能系统功率指令，即确定混合储能系统的动作状态及对应的总功率指令：
[0024]
1)混合储能系统不动作：当p
pv
(t)∈[p
out，min
(t)，p
out，max
(t)]时，表明光伏并网功率波动速率不越限，允许光伏电站直接并网，此时混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)＝0；
[0025]
2)混合储能系统充电：当p
pv
(t)＞p
out，max
(t)时，表明光伏电站的输出功率增大，且导致光伏并网功率大于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统充电，并使得p
out
(t)＝p
out，max
(t)，即：
[0026]
p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out，max
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]
进而得到混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：
[0028]
p
hess
(t)＝p
out，max
(t)-p
pv
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0029]
3)混合储能系统放电：当p
pv
(t)＜p
out，min
(t)时，表明光伏电站的输出功率减小，导致光伏并网功率小于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统放电，并使得p
out
(t)＝p
out，min
(t)，即：
[0030]
p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out，min
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0031]
进而得混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：
[0032]
p
hess
(t)＝p
out，min
(t)-p
pv
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)。
[0033]
作为优选的技术方案，设t
i-1
和ti为锂电池或超级电容相邻的两个充放电转换时刻，则将区间[t
i-1
，ti]表示第i个充放电循环半周期，di为第i个充放电循环半周期的放电深度，表示为：
[0034]di
＝|s
soc
(ti)-s
soc
(t
i-1
)|
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0035]
其中，s
soc
(ti)为ti时刻锂电池或超级电容的soc值；
[0036]
计算放电深度di对应的等效全循环次数，计算公式为：
[0037][0038]
其中，为放电深度di对应的等效全循环次数，数值越大，表明循环寿命损耗越大；k
p
为混合储能系统的特征常数，锂电池和超级电容的特征常数分别为k
p1
和k
p2
；
[0039]
统计一天内锂电池充放电转换时刻对应的soc值，得到锂电池一天的等效全循环次数
[0040][0041]
其中，为锂电池第i个循环半周期内的放电深度所对应的等效全循环次数；j为一天内记录的锂电池循环半周期数量；
[0042]
同理计算超级电容一天的等效全循环次数
[0043]
自第i个循环半周期结束时起，估算锂电池或超级电容第k+1个时长为δt的控制周期所对应的等效全循环次数，估算公式为：
[0044][0045]
式中：表示自第i个循环半周期结束时起，第k+1个时长为δt的控制周期内的等效全循环次数；d
i，k
为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池或超级电容的放电深度；p为功率指令；e为锂电池或超级电容的容量；若p符号改变，则令d
i，k
＝0，并更新i和k的值重新计算。
[0046]
作为优选的技术方案，以混合储能系统每次充放电的等效全循环寿命损耗百分比之和最小为目标，建立循环寿命损耗函数：
[0047][0048]
其中，p＝[p1，p2]
t
为列向量，p1和p2分别为待优化变量，分别表示锂电池和超级电容的功率指令；为锂电池的全循环寿命；为超级电容的全循环寿命；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池的等效安全循环次数；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后超级电容的等效安全循环次数；
[0049]
利用功率积分法估计锂电池或超级电容的soc，公式为：
[0050][0051]
其中，s
soc
(t-δt)为锂电池或超级电容在t-δt时刻的soc值；e为锂电池或超级电容的容量；p为锂电池或超级电容的功率指令；p＞0表示对外发出功率，p＜o则表明吸收功率；
[0052]
以锂电池和超级电容的soc中心偏离度之和最小为目标，构建混合储能电池的soc偏离矫正函数：
[0053]
min f2(p)＝l
bat
+l
sc
ꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0054]
其中，l
bat
为锂电池的soc中心偏离度；l
sc
为超级电容的soc中心偏离度。
[0055]
作为优选的技术方案，所述soc中心偏离度计算公式为：
[0056][0057]
其中，s
soc
(t)为t时刻锂电池或超级电容的soc值；s
soc，max
为锂电池或超级电容的soc约束上限；s
soc，min
为锂电池或超级电容的soc约束下限。
[0058]
作为优选的技术方案，所述混合储能系统运行的约束条件包括锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电池的soc运行范围约束、超级电容的soc运行范围约束、混合储能系统输出功率约束和功率方向同向约束；
[0059]
其中，锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电
池的soc运行范围约束和超级电容的soc运行范围约束表示为：
[0060][0061]
其中，p1为锂电池的功率指令；p
1，max
为锂电池的最大功率上限；p2为超级电容的功率指令；p
2，max
为超级电容的最大功率上限；s
soc1
为锂电池的soc值；s
soc2
为超级电容的soc值；
[0062]
所述混合储能系统输出功率约束表示为：
[0063]
p1+p2＝p
hess
ꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0064]
所述功率方向同向约束表示为：
[0065]
p1p2≥0
ꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0066]
联立循环寿命损耗函数、soc偏离矫正函数及储能系统运行的约束条件，得到混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题：
[0067]
min[f1，f2]
t
[0068]
s.t-p
1，max
≤p1≤p
1，max
[0069]-p
2，max
≤p2≤p
2，max
[0070]
0.2≤s
soc1
≤0.8
[0071]
0.1≤s
soc2
≤0.9
[0072]
p1+p2＝p
hess
，p1p2≥0
[0073]
利用第二代非支配排序遗传算法对多目标优化问题进行求解，得到帕累托解集。
[0074]
作为优选的技术方案，所述满意度计算公式为：
[0075][0076]
其中，为帕累托解集中目标函数fi的最大值，为帕累托解集中目标函数fi的最小值；
[0077]
所述标准化满意度的计算公式为：
[0078][0079]
所述最优折中解对应锂电池的功率指令p1和超级电容的功率指令p2。
[0080]
作为优选的技术方案，根据混合储能系统安全运行的约束条件和锂电池的soc值s
soc1
、超级电容的soc值s
soc2
的大小，对最优折中解对应的功率指令进行调整，具体为：
[0081]
1)当p
hess
＞0时，混合储能系统放电，调整方法为：
[0082]
若锂电池和超级电容均为不过放状态，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
＞0.1，则混合储能系统正常放电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；
[0083]
若仅超级电容为过放状态时，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
≤0.1，则仅由锂电池承担放电，此时调整锂电池的功率指令为min(p
1，max
，p
hess
)，超级电容的功率指令为0；
[0084]
若仅锂电池为过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
＞0.1，则仅由超级电容承担放电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为min(p
2，max
，p
hess
)；
[0085]
若锂电池和超级电容均处于过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
≤0.1，则混合储能系统停止放电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0；
[0086]
2)当p
hess
＜0时，混合储能系统充电，调整方法为：
[0087]
若锂电池和超级电容均为不过充状态，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
＜0.9，则混合储能系统正常充电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；
[0088]
若仅超级电容为过充状态时，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
≥0.9，则仅由锂电池承担充电，此时调整锂电池的功率指令为max(-p
1，max
，p
hess
)，超级电容的功率指令为0；
[0089]
若仅锂电池为过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
《0.9，则仅由超级电容承担充电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为max(-p
2，max
，p
hess
)；
[0090]
若锂电池和超级电容均处于过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
≥0.9，则混合储能系统停止充电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0。
[0091]
作为优选的技术方案，所述方法还包括：
[0092]
在matlab或simulink软件中进行仿真测试及验证。
[0093]
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0094]
1、本发明针对光伏并网功率波动平抑问题，提出了一种光伏功率波动有限平抑方法，根据1min内储能系统在并网点的有功功率确定混合储能系统的动作状态及总功率指令，减少了储能系统的动作次数，有利于延长储能系统的使用寿命。
[0095]
2、本发明针对混合储能系统的功率分配问题，建立了两个考虑储能介质自身性质的量化指标，用于评估混合储能系统的寿命损耗百分比和soc中心偏离度，该指标可用于混合储能系统，可适应不同的储能介质。根据所建立的两个量化指标提出了一种考虑不同储能特性的多目标优化问题，以量化指标的值最小为目标，利用非支配排序遗传算法求解目标函数，并根据隶属度函数得出最优折中解，实现了混合储能系统的功率协调控制，有利于延长储能系统的使用寿命、提高混合储能系统运行的经济性，并有利于实现储能soc的自恢复，防止混合储能系统过充过放，实现系统安全运行。
附图说明
[0096]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0097]
图1为实施例中一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法的流程图；
[0098]
图2为本发明实施例中储能系统的拓扑结构图。
[0099]
图3为本发明实施例中某时间段内混合储能系统的soc变化图；
[0100]
图4为本发明实施例中光伏并网功率波动平抑的功率指令图，其中图4(a)为光伏并网功率波动平抑前后的光伏电站输出的有功功率曲线对比图，图4(b)为混合储能系统总功率指令曲线图，图4(c)为混合储能系统总功率指令曲线的局部放大图。
[0101]
图5为本发明实施例中在四种条件下进行循环寿命损耗对方法影响的仿真测试结果图；其中图5(a)为锂电池功率曲线图，图5(b)为锂电池soc变化曲线图，图5(c)为超级电
容功率曲线图，图5(d)为超级电容soc变化曲线图，图5(e)为锂电池功率曲线局部放大图，图5(f)为超级电容功率曲线局部放大图。
[0102]
图6为本发明实施例中在五种工况下进行soc对方法影响的仿真测试结果图；其中图6(a)为锂电池功率曲线图，图6(b)为锂电池soc变化曲线图，图6(c)为超级电容功率曲线图，图6(d)为超级电容soc变化曲线图，图6(e)为锂电池功率曲线局部放大图，图6(f)为锂电池soc曲线局部放大图；图6(g)为超级电容功率曲线局部放大图，图6(h)为超级电容功率曲线局部放大图。
具体实施方式
[0103]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0104]
在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0105]
如图1所示，本实施例一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其中，储能系统的结构示意图如图2所示，包括光伏电站和混合储能系统；光伏电站包括多个光伏阵列，运行于mppt模式并通过dc/ac光伏逆变器连接到交流母线上；混合储能系统包括锂电池和超级电容；锂电池和超级电容各经过一个双向dc/ac储能变流器连接到交流母线上；最后储能系统通过变压器与交流电网相连；在此基础上，对储能系统功率进行协调控制，方法包括如下步骤：
[0106]
s1、分别采集混合储能系统和光伏电站输送到并网点处的有功功率，确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限；
[0107]
如图2所示，光伏电站输出的有功功率为p
pv
；锂电池的功率指令为p1；超级电容的功率指令为p2；混合储能系统总的输出功率为p
hess
，当p
hess
(t)＜0时，混合储能系统充电，当p
hess
(t)＞0时，混合储能系统放电；储能系统输送到并网点处的有功功率p
out
，即光伏并网功率，表示为：
[0108]
p
out
＝p
pv
+p
hess
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；
[0109]
接着，确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限，具体为：
[0110]
设储能系统采样时间间隔为δt(以取δt＝5s为例，则一分钟内采样点数k＝12)，光伏并网功率在一分钟内的最大值和最小值分别为：
[0111][0112][0113]
其中，t为当前时间；k为一分钟内采样点的数量；
[0114]
根据光伏并网功率波动速率的定义和并网要求，为避免光伏并网功率变化速率越限，则并网点处光伏功率波动允许范围的下限p
out，min
(t)可通过一分钟内储能系统输送到
交流母线上的有功功率的最大值确定，且满足最大值与并网点处光伏功率波动允许范围的下限的差值为10％的光伏电站额定功率pn；同理，并网点处光伏功率波动允许范围的上限p
out，max
(t)可通过一分钟内储能系统输送到交流母线上的有功功率的最小值确定，且满足最小值与并网点处光伏功率波动允许范围的上限的差值为10％的光伏电站额定功率pn，则光伏并网功率波动允许范围的上限和下限计算公式为：
[0115][0116][0117][0118]
s2、根据储能系统输送到并网点处的有功功率与并网点功率波动允许范围的关系，确定实现光伏并网功率波动平抑所需的功率指令；
[0119]
由步骤s1可知，为实现储能系统的安全并网，光伏并网功率p
out
应满足关系：p
out
(t)∈[p
out，min
(t)，p
out，max
(t)]；根据该关系，确定实现光伏并网功率波动平抑所需的功率指令，即确定混合储能系统的动作状态及对应的总功率指令：
[0120]
1)混合储能系统不动作：当p
pv
(t)∈[p
out，min
(t)，p
out，max
(t)]时，表明光伏并网功率波动速率不越限，允许光伏电站直接并网，此时混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)＝0；
[0121]
2)混合储能系统充电：当p
pv
(t)＞p
out，max
(t)时，表明光伏电站的输出功率增大，且导致光伏并网功率大于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统充电，并使得p
out
(t)＝p
out，max
(t)，即：
[0122]
p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out，max
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0123]
进而得到混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：
[0124]
p
hess
(t)＝p
out，max
(t)-p
pv
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0125]
3)混合储能系统放电：当p
pv
(t)＜p
out，min
(t)时，表明光伏电站的输出功率减小，导致光伏并网功率小于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统放电，并使得p
out
(t)＝p
out，min
(t)，即：
[0126]
p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out，min
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0127]
进而得混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：
[0128]
p
hess
(t)＝p
out，min
(t)-p
pv
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)。
[0129]
s3、以混合储能系统寿命损耗最小和soc中心偏离度最小为目标，并结合混合储能系统运行的约束条件，建立混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题，利用第二代非支配排序遗传算法求解得到帕累托解集；
[0130]
为实现混合储能系统的优势互补，应按一定的功率控制方法将p
hess
分配给不同的储能(即本实施例中锂电池和超级电容)，由此，考虑混合储能系统寿命损耗，首先建立循环寿命损耗函数，具体为：
[0131]
设某段时间内锂电池或超级电容的soc的变化如图3所示，图中t
i-1
和ti为锂电池或超级电容相邻的两个充放电转换时刻，由于区间[t
i-1
，ti]内只涉及充电或放电，则将区间[t
i-1
，ti]表示为第i个充放电循环半周期，di为第i个充放电循环半周期的放电深度，其计算公式为：
[0132]di
＝|s
soc
(ti)-s
soc
(t
i-1
)|
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0133]
其中，s
soc
(ti)为ti时刻锂电池或超级电容的soc值；
[0134]
则根据第i个循环半周期内的放电深度di，计算其对应的等效全循环次数，公式为：
[0135][0136]
其中，为放电深度di对应的等效全循环次数，数值越大，表明循环寿命损耗越大；k
p
为混合储能系统的特征常数，锂电池和超级电容的特征常数分别为k
p1
和k
p2
；
[0137]
统计一天内锂电池充放电转换时刻对应的soc值，由式(8)和式(9)得到锂电池一天的等效全循环次数
[0138][0139]
其中，为锂电池第i个循环半周期内的放电深度所对应的等效全循环次数；j为一天内记录的锂电池循环半周期数量；同理，根据式(8)和式(9)计算超级电容一天的等效全循环次数
[0140]
由于在平抑光伏电站功率波动时，混合储能系统无法预知下一个功率指令的符号，为了将循环半周期内的放电深度d所对应的等效全循环分解到循环半周期内的每个控制周期上，以图2为例，自第i个循环半周期结束时起，估算锂电池或超级电容第k+1个时长为δt的控制周期所对应的等效全循环次数，估算公式为：
[0141][0142]
式中：表示自第i个循环半周期结束时起，第k+1个时长为δt的控制周期内的等效全循环次数；d
i，k
为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池或超级电容的放电深度；p为锂电池或超级电容的功率指令；e为锂电池或超级电容的容量；若p符号改变，则令d
i，k
＝0，并更新i和k的值重新计算，由此，实现了对每个控制周期所对应的等效全循环次数的估算。
[0143]
由于不同类型的储能具有不同的循环寿命，为降低混合储能系统的循环损耗，以混合储能系统每次充放电的等效全循环寿命损耗百分比之和最小为目标，建立循环寿命损耗函数：
[0144][0145]
其中，p＝[p1，p2]
t
为列向量，p1和p2分别为待优化变量，分别表示锂电池和超级电容的功率指令；为锂电池的全循环寿命；为超级电容的全循环寿命；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池的等效安全循环次数；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后超级电容的等效安全循环次数；
[0146]
接着建立混合储能系统soc偏离矫正函数，对于储能系统，过充或过放可能导致储
能系统的局部过热，从而对储能系统的运行产生安全隐患，同时为防止混合储能系统可用容量不足，常控制其soc在允许范围的中心，即50％上下波动；由此，先利用功率积分法估计锂电池或超级电容的soc，公式为：
[0147][0148]
其中，s
soc
(t-δt)为锂电池或超级电容在t-δt时刻的soc值；e为锂电池或超级电容的容量；p为锂电池或超级电容的功率指令；p＞0表示对外发出功率，p＜0则表明吸收功率；
[0149]
由于不同的储能具有不同的soc运行范围，因此根据不同储能其各自的特性，利用式(14)来计算soc的中心偏离度，其值越大说明偏离程度越高，soc中心偏离度的计算公式为：
[0150][0151]
其中，s
soc
(t)为t时刻锂电池或超级电容的soc值；s
soc，max
为锂电池或超级电容的soc约束上限；s
soc，min
为锂电池或超级电容的soc约束下限。
[0152]
为控制混合储能系统的soc在50％上下波动，以锂电池和超级电容的soc中心偏离度之和最小为目标，构建混合储能系统的soc偏离矫正函数：
[0153]
min f2(p)＝l
bat
+l
sc
ꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0154]
其中，l
bat
为锂电池的soc中心偏离度；l
sc
为超级电容的soc中心偏离度。
[0155]
其次，混合储能系统运行时应与实际相符，且应保证混合储能系统能安全运行，其运行应受到一定的限制，由此确认混合储能系统运行的约束条件，包括锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电池的soc运行范围约束、超级电容的soc运行范围约束、混合储能系统很输出功率约束和功率方向同向约束；
[0156]
其中，锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电池的soc运行范围约束和超级电容的soc运行范围约束表示为：
[0157][0158]
其中，p1为锂电池的功率指令；p
1，max
为锂电池的最大功率上限；p2为超级电容的功率指令；p
2，max
为超级电容的最大功率上限；s
soc1
为锂电池的soc值；s
soc2
为超级电容的soc值；
[0159]
为实现光伏功率波动的平抑，锂电池或超级电容的输出功率应等于混合储能系统的总功率指令，故混合储能系统输出功率约束表示为：
[0160]
p1+p2＝p
hess
ꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0161]
此外，当混合储能系统内部不同储能间发生能量交换时，混合储能系统整体存储的电能并未改变，但相互充放电将增大混合储能系统的运行损耗，因此为避免混合储能系统内部发生功率交换，减小混合储能系统不必要的运行损耗，不同储能的功率方向应满足功率方向同向约束，表示为：
[0162]
p1p2≥0
ꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0163]
联立循环寿命损耗函数、soc偏离矫正函数及混合储能系统运行的约束条件，得到混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题：
[0164]
min[f1，f2]
t
[0165]
s.t-p
1，max
≤p1≤p
1，max
[0166]-p
2，max
≤p2≤p
2，max
[0167]
0.2≤s
soc1
≤0.8
[0168]
0.1≤s
soc2
≤0.9
[0169]
p1+p2＝p
hess
，p1p2≥0
[0170]
利用第二代非支配排序遗传算法对多目标优化问题进行求解，得到帕累托解集。
[0171]
s4、引入模糊度隶属度函数，计算各目标函数对帕累托解集中每个解的满意度，将具有最高标准化满意度的解作为混合储能系统优化调度的最优折中解；其中最优折中解对应锂电池和超级电容的功率指令；
[0172]
由于上述第二代非支配排序遗传算法只能得到帕累托最优解集而无法给出具体的解，为综合考虑混合储能系统的循环寿命损耗和soc中心偏离度，根据模糊集理论，用模糊隶属度函数计算各目标函数对帕累托最优解集中的每个解的满意度，其计算公式为：
[0173][0174]
其中，为帕累托解集中目标函数fi的最大值，为帕累托解集中目标函数fi的最小值；
[0175]
通过式(19)的归一化处理，hi的值表示目标函数fi对解的满意度，其值越大，表明对该解的满意度越高；将具有最高标准化满意度的解作为混合储能系统优化调度的最优折中解，得到最优折中解所对应的锂电池和超级电容的功率指令分别为p1和p2，其中，标准化满意度的计算公式为：
[0176][0177]
s5、根据混合储能系统安全运行的约束条件以及当前的soc值，对最优折中解所对应的功率指令进行调整。
[0178]
为防止混合储能系统过充过放，根据混合储能系统安全运行的约束条件和锂电池的soc值s
soc1
、超级电容的soc值s
soc2
的大小，对最优折中解对应的功率指令进行调整，具体为：
[0179]
1)当p
hess
＞0时，混合储能系统放电，调整方法为：
[0180]
若锂电池和超级电容均为不过放状态，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
＞0.1，则混合储能系统正常放电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；
[0181]
若仅超级电容为过放状态时，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
≤0.1，则仅由锂电池承担放电，此时调整锂电池的功率指令为min(p
1，max
，p
hess
)，超级电容的功率指令为0；
[0182]
若仅锂电池为过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
＞0.1，则仅由超级电容承担放电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为min(p
2，max
，p
hess
)；
[0183]
若锂电池和超级电容均处于过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
≤0.1，则混合储能系统停止放电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0；
[0184]
综上，为防止混合储能系统过放，按照下表1调整功率指令：
[0185][0186]
表1放电状态功率指令调整
[0187]
2)当p
hess
＜0时，混合储能系统充电，调整方法为：
[0188]
若锂电池和超级电容均为不过充状态，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
＜0.9，则混合储能系统正常充电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；
[0189]
若仅超级电容为过充状态时，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
≥0.9，则仅由锂电池承担充电，此时调整锂电池的功率指令为max(-p
1，max
，p
hess
)，超级电容的功率指令为0；
[0190]
若仅锂电池为过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
＜0.9，则仅由超级电容承担充电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为max(-p
2，max
，p
hess
)；
[0191]
若锂电池和超级电容均处于过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
≥0.9，则混合储能系统停止充电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0；
[0192]
综上，为防止混合储能系统过充，按照下表2调整功率指令：
[0193][0194]
表2充电状态功率指令调整
[0195]
由此，实现了对光伏并网功率波动的平抑并在考虑混合储能系统寿命损耗的情况下实现了对混合储能系统功率的协调控制。
[0196]
进一步的，本方法在matlab或simulink软件中进行仿真测试及验证。
[0197]
如下表3所示，储能系统的仿真参数设置为：
[0198][0199]
表3仿真参数
[0200]
利用本发明进行平抑光伏电站功率波动，平抑前后光伏电站输出的有功功率曲线对比如图4(a)所示，混合储能系统总功率指令曲线图如图4(b)所示，混合储能系统总功率指令曲线的局部放大图如图4(c)所示；经混合储能系统平抑后，并网点的光伏功率功率波动情况得到改善；由图4(b)和图4(c)可得，混合储能系统仅在光伏并网功率波动越限时进行动作，其中，08∶14至08∶17，混合储能系统需放电，08∶17至08∶22，混合储能系统需充电，以实现光伏并网功率波动的平抑。
[0201]
为验证混合储能系统中储能的循环寿命对本发明所提的功率协调控制方法的影响，设置以下4种条件分别进行仿真测试：条件1：条件2：条件3：条件4：设锂电池初始荷电状态和超级电容初始荷电状态均为50％，仿真结果如图5和下表4所示：
[0202][0203]
表4等效全循环次数
[0204]
由图5(e)～(f)可得，同一时刻下，锂电池循环寿命越大，相同大小的循环次数导致的寿命损耗百分比越小，使得锂电池的功率指令绝对值|p1|随的增大而增大，对应的超级电容的功率指令绝对值|p2|随|p1|的增大而减小。
[0205]
由表4可得，当为3000次时，两种储能寿命差异较大，超级电容的等效全循环次数大于锂电池的等效全循环次数混合储能系统总功率指令p
hess
将优先由超级电容承担充放电功率，从而减少了锂电池的等效全循环次数，有利于延长锂电池的使用寿命。随的增大，混合储能的循环寿命差异减小，由于e1＞e2，相同大小的能量变化下，锂电池的soc变化幅度更小，从而锂电池的等效全循环次数也更小，因此p
hess
将优先由锂电池承担。
[0206]
综上所述，为优化混合储能系统的使用寿命，本发明方法综合考虑了不同储能介质循环寿命损耗和储能容量的差异，可用于不同配置的混合储能系统的功率控制优化，对循环寿命不同的储能具有较好的适应性。
[0207]
为验证混合储能系统中储能soc对本发明方法的影响，设超级电容分别工作在以下5种工况下：工况1：工况2：工况3：工况4：工况5，在锂电池soc为50％的条件下进行对比仿真验证，仿真结果如图6所示。由图6(b)可得，锂电池初始soc为50％时，s
soc1
围绕50％波动；由图6(d)可得，5种工况下的超级电容在本发明方法的soc偏离矫正作用下，其soc中心偏离度有所减小，有利于混合储能系统的稳定运行，避免过充过放。
[0208]
由图6(e)～(f)可得：08∶14至08∶17，p
hess
＞0，混合储能系统放电，当s
soc1
一定时，为防止超级电容过放，s
soc2
越低，p2越小，当s
soc2
为10％时即停止放电；同理可得，s
soc2
一定时，为防止锂电池过放，s
soc1
越低，p1越小；08∶17至08∶22，p
hess
≤0，即混合储能系统充电，s
soc1
一定时，为防止超级电容过充，s
soc2
越高，|p2|越小；s
soc2
一定时，s
soc1
越低，|p1|越大。
[0209]
由于e1＞e2，相同大小的能量变化下，s
soc1
的变化幅度小于对s
soc2
，因此，本发明功率协调控制方法会优先减小s
soc2
的中心偏离度：当s
soc1
和s
soc2
均大于50％且p
hess
＞0时，优先超级电容放电，以减小s
soc2
的中心偏离度；当s
soc1
和s
soc2
均大于50％且p
hess
＜0时，优先锂电池充电，有利于降低s
soc1
、s
soc2
的中心偏离度之和的增大幅度。当s
soc1
和s
soc2
均小于50％时，为优先减小s
soc2
的中心偏离度，所得结论类似，此处不再赘述。
[0210]
考虑到本发明方法既有对混合储能系统循环寿命损耗的优化，又有对soc中心偏离度有矫正的作用，在利用非支配排序遗传算法实现储能系统功率协调控制、平抑光伏并网功率波动时，需综合考虑不同储能介质寿命损耗和soc中心偏离度，并做出折中解；综上所述，本发明方法能对不同寿命、不同工况的混合储能系统有着较好的适应性；在实现光伏并网功率波动平抑时，可综合考虑不同储能介质寿命损耗与储能soc中心偏离度，有利于减小混合储能系统的寿命损耗，有效防止了储能过充过放，有助于储能系统稳定运行。
[0211]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
[0212]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0213]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，所述储能系统包括光伏电站和混合储能系统；所述光伏电站运行于mppt模式并通过dc/ac光伏逆变器连接到交流母线上；所述混合储能系统包括锂电池和超级电容；所述锂电池和超级电容各经过一个双向dc/ac储能变流器连接到交流母线上；所述储能系统通过变压器与交流电网相连；其特征在于，所述方法包括下述步骤：分别采集混合储能系统和光伏电站输送到并网点处的有功功率，确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限；根据储能系统输送到并网点处的有功功率与并网点功率波动允许范围的关系，确定平抑光伏并网功率波动所需的混合储能系统功率指令；以混合储能系统寿命损耗最小和soc中心偏离度最小为目标，并结合混合储能系统运行的约束条件，建立混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题，利用第二代非支配排序遗传算法求解得到帕累托解集；引入模糊隶属度函数，计算各目标函数对帕累托解集中每个解的满意度，将具有最高标准化满意度的解作为混合储能系统优化调度的最优折中解；其中，最优折中解对应锂电池和超级电容的功率指令；根据混合储能系统安全运行的约束条件以及当前的soc值，对最优折中解所对应的功率指令进行调整。2.根据权利要求1所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，所述光伏电站输出的有功功率为p
pv
；所述锂电池的功率指令为p1；所述超级电容的功率指令为p2；所述混合储能系统总的输出功率为p
hess
，当p
hess
(t)＜0时，混合储能系统充电，当p
hess
(t)＞0时，混合储能系统放电；所述储能系统输送到并网点处的有功功率p
out
，即光伏并网功率，表示为：p
out
＝p
pv
+p
hess
(1)；所述确定并网点处光伏功率波动允许范围的上限和下限，具体为：设储能系统采样时间间隔δt，光伏并网功率在一分钟内的最大值和最小值分别为：设储能系统采样时间间隔δt，光伏并网功率在一分钟内的最大值和最小值分别为：其中，t为当前时间；k为一分钟内采样点的数量；根据光伏并网功率波动速率的定义和并网要求，为避免光伏并网功率变化速率越限，则并网点处光伏功率波动允许范围的下限p
out,min
(t)通过一分钟内储能系统输送到交流母线上的有功功率的最大值确定，且满足最大值与并网点处光伏功率波动允许范围的下限的差值为10％的光伏电站额定功率p
n
；同理，并网点处光伏功率波动允许范围的上限p
out,max
(t)通过一分钟内储能系统输送到交流母线上的有功功率的最小值确定，且满足最小值与并网点处光伏功率波动允许范围的上限的差值为10％的光伏电站额定功率p
n
，则光伏并网功率波动允许范围的上限和下限计算公式为：
3.根据权利要求2所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，为实现储能系统的安全并网，光伏并网功率p
out
满足关系：p
out
(t)∈[p
out,min
(t),p
out,max
(t)]；根据关系，确定平抑光伏并网功率波动所需的混合储能系统功率指令，即确定混合储能系统的动作状态及对应的总功率指令：1)混合储能系统不动作：当p
pv
(t)∈[p
out,min
(t),p
out,max
(t)]时，表明光伏并网功率波动速率不越限，允许光伏电站直接并网，此时混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)＝0；2)混合储能系统充电：当p
pv
(t)＞p
out,max
(t)时，表明光伏电站的输出功率增大，且导致光伏并网功率大于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统充电，并使得p
out
(t)＝p
out,max
(t)，即：p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out,max
(t) (4)进而得到混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：p
hess
(t)＝p
out,max
(t)-p
pv
(t) (5)3)混合储能系统放电：当p
pv
(t)＜p
out,min
(t)时，表明光伏电站的输出功率减小，导致光伏并网功率小于波动允许范围的上限，此时控制混合储能系统放电，并使得p
out
(t)＝p
out,min
(t)，即：p
out
(t)＝p
pv
(t)+p
hess
(t)＝p
out,min
(t) (6)进而得混合储能系统的总功率指令p
hess
(t)：p
hess
(t)＝p
out,min
(t)-p
pv
(t)(7)。4.根据权利要求3所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，设t
i-1
和t
i
为锂电池或超级电容相邻的两个充放电转换时刻，则将区间[t
i-1
,ti]表示第i个充放电循环半周期，d
i
为第i个充放电循环半周期的放电深度，表示为：d
i
＝|s
soc
(t
i
)-s
soc
(t
i-1
)| (8)其中，s
soc
(t
i
)为t
i
时刻锂电池或超级电容的soc值；计算放电深度d
i
对应的等效全循环次数，计算公式为：其中，为放电深度d
i
对应的等效全循环次数，数值越大，表明循环寿命损耗越大；k
p
为混合储能系统的特征常数，锂电池和超级电容的特征常数分别为k
p1
和k
p2
；统计一天内锂电池充放电转换时刻对应的soc值，得到锂电池一天的等效全循环次数统计一天内锂电池充放电转换时刻对应的soc值，得到锂电池一天的等效全循环次数其中，为锂电池第i个循环半周期内的放电深度所对应的等效全循环次数；j为一天内记录的锂电池循环半周期数量；
同理计算超级电容一天的等效全循环次数自第i个循环半周期结束时起，估算锂电池或超级电容第k+1个时长为δt的控制周期所对应的等效全循环次数，估算公式为：式中：表示自第i个循环半周期结束时起，第k+1个时长为δt的控制周期内的等效全循环次数；d
i,k
为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池或超级电容的放电深度；p为功率指令；e为锂电池或超级电容的容量；若p符号改变，则令d
i,k
＝0，并更新i和k的值重新计算。5.根据权利要求4所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，以混合储能系统每次充放电的等效全循环寿命损耗百分比之和最小为目标，建立循环寿命损耗函数：其中，p＝[p1,p2]
t
为列向量，p1和p2分别为待优化变量，分别表示锂电池和超级电容的功率指令；为锂电池的全循环寿命；为超级电容的全循环寿命；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后锂电池的等效安全循环次数；为自第i个循环半周期结束时起，经过k个时长为δt的控制周期后超级电容的等效安全循环次数；利用功率积分法估计锂电池或超级电容的soc，公式为：其中，s
soc
(t-δt)为锂电池或超级电容在t-δt时刻的soc值；e为锂电池或超级电容的容量；p为锂电池或超级电容的功率指令；p>0表示对外发出功率，p<0则表明吸收功率；以锂电池和超级电容的soc中心偏离度之和最小为目标，构建混合储能电池的soc偏离矫正函数：minf2(p)＝l
bat
+l
sc
(14)其中，l
bat
为锂电池的soc中心偏离度；l
sc
为超级电容的soc中心偏离度。6.根据权利要求5所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，所述soc中心偏离度计算公式为：其中，s
soc
(t)为t时刻锂电池或超级电容的soc值；s
soc,max
为锂电池或超级电容的soc约束上限；s
soc,min
为锂电池或超级电容的soc约束下限。7.根据权利要求5所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，
其特征在于，所述混合储能系统运行的约束条件包括锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电池的soc运行范围约束、超级电容的soc运行范围约束、混合储能系统输出功率约束和功率方向同向约束；其中，锂电池的充放电功率上下限约束、超级电容的充放电功率上下限约束、锂电池的soc运行范围约束和超级电容的soc运行范围约束表示为：其中，p1为锂电池的功率指令；p
1,max
为锂电池的最大功率上限；p2为超级电容的功率指令；p
2,max
为超级电容的最大功率上限；s
soc1
为锂电池的soc值；s
soc2
为超级电容的soc值；所述混合储能系统输出功率约束表示为：p1+p2＝p
hess (17)所述功率方向同向约束表示为：p1p2≥0 (18)联立循环寿命损耗函数、soc偏离矫正函数及储能系统运行的约束条件，得到混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题：min[f1,f2]
t
s.t-p
1,max
≤p1≤p
1,max-p
2,max
≤p2≤p
2,max
0.2≤s
soc1
≤0.80.1≤s
soc2
≤0.9p1+p2＝p
hwss
,p1p2≥0利用第二代非支配排序遗传算法对多目标优化问题进行求解，得到帕累托解集。8.根据权利要求7所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，所述满意度计算公式为：其中，f
imax
为帕累托解集中目标函数f
i
的最大值，f
imin
为帕累托解集中目标函数f
i
的最小值；所述标准化满意度的计算公式为：所述最优折中解对应锂电池的功率指令p1和超级电容的功率指令p2。9.根据权利要求8所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，根据混合储能系统安全运行的约束条件和锂电池的soc值s
soc1
、超级电容的soc值s
soc2
的大小，对最优折中解对应的功率指令进行调整，具体为：1)当p
hess
＞0时，混合储能系统放电，调整方法为：
若锂电池和超级电容均为不过放状态，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
＞0.1，则混合储能系统正常放电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；若仅超级电容为过放状态时，即s
soc1
＞0.2∩s
soc2
≤0.1，则仅由锂电池承担放电，此时调整锂电池的功率指令为min(p
1,max
,p
hess
)，超级电容的功率指令为0；若仅锂电池为过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
＞0.1，则仅由超级电容承担放电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为min(p
2,max
,p
hess
)；若锂电池和超级电容均处于过放状态时，即s
soc1
≤0.2∩s
soc2
≤0.1，则混合储能系统停止放电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0；2)当p
hess
＜0时，混合储能系统充电，调整方法为：若锂电池和超级电容均为不过充状态，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
＜0.9，则混合储能系统正常充电，此时调整锂电池的功率指令为p1，超级电容的功率指令为p2；若仅超级电容为过充状态时，即s
soc1
＜0.8∩s
soc2
≥0.9，则仅由锂电池承担充电，此时调整锂电池的功率指令为max(-p
1,
,hess)，超级电容的功率指令为0；若仅锂电池为过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
＜0.9，则仅由超级电容承担充电，此时调整锂电池的功率指令为0，超级电容的功率指令为max(-p
2,
,hess)；若锂电池和超级电容均处于过充状态时，即s
soc1
≥0.8∩s
soc2
≥0.9，则混合储能系统停止充电，此时调整锂电池和超级电容的功率指令均为0。10.根据权利要求1所述的一种考虑寿命损耗和soc中心偏离的储能系统功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在matlab或simulink软件中进行仿真测试及验证。

技术总结
本发明公开了一种考虑寿命损耗和SOC中心偏离的储能系统功率控制方法，方法包括下述步骤：分别采集混合储能系统和光伏电站输送到并网点处的有功功率，确定并网点出光伏功率波动允许范围的上限和下限；确定平抑光伏并网功率波动所需的混合储能系统功率指令；建立混合储能系统功率协调控制的多目标优化问题，利用第二代非支配排序遗传算法求解得到帕累托解集；引入模糊隶属度函数，计算满意度得出最优折中解；根据混合储能系统安全运行的约束条件以及当前的SOC值，对最优折中解所对应的功率指令进行调整。本发明对不同循环寿命、不同初始荷电状态的混合储能系统具有较好的适用性，量化了储能系统循环寿命损耗、实现了光伏并网功率波动的平抑。波动的平抑。波动的平抑。


技术研发人员：王莉 蔡燕春 张少凡 李欣 陈明辉 李妍红 李俊格 秦绮蒨 高强 田慧丽 汪华
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/9