JP2024008787A - Control method of hybrid energy storage system, device and electronic apparatus - Google Patents

Control method of hybrid energy storage system, device and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To disclose a control method of a hybrid energy storage system, a device and an electronic apparatus and to provide the control method of the hybrid energy storage system, the device and the electronic apparatus which realize a function for comprehensively performing smoothing of wind power/photovoltaic output power and primary frequency modulation of a grid.
SOLUTION: A method performs output at a current point of time according to output power allocated to a different energy storage element by acquiring wind power/photovoltaic output power at the current point of time, calculating smoothing output power for smoothing wind power/photovoltaic output power fluctuation on the basis of the wind power/photovoltaic output power, acquiring grid frequency variation at the current point of time, calculating frequency modulation output power on the basis of the grid frequency variation, obtaining energy storage total output power by fusing the smoothing output power and the frequency modulation output power, decomposing the energy storage total output power and allocating output power after decomposition to a corresponding energy storage unit.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は風力・太陽光発電の分野に関し、具体的には、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法、装置及び電子機器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of wind and solar power generation, and specifically relates to a control method, apparatus, and electronic equipment for a hybrid energy storage system.

風力・太陽光発電の新エネルギー発電所の進歩に伴い、風力・太陽光発電による系統連系の影響を解決するために、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムは風力・太陽光発電分野に広く使用されている。風速、太陽光に不確実性があるため、風力発電と太陽光発電出力には非常に大きなランダム性、変動性及び間欠性がある。最初に、全系統容量に対する風力・太陽光設備容量の割合が小さい場合、風力・太陽光出力の変動はグリッドに悪影響を与えることがないが、グリッドに連系する風力・太陽光容量の継続的な増加に伴い、電力システムの安全及び安定的な運転に対するランダム性、変動性及び間欠性等の風力・太陽光出力特性の影響がますます大きくなり、元の電気エネルギーの品質が大幅に低下し、それによって風力・太陽光の変動は風力・太陽光出力電力の変動を引き起こし、電力の変動はさらにグリッドの周波数変動を引き起こす。その後、ハイブリッドエネルギー貯蔵システム(複数種の異なるエネルギー貯蔵ユニットを組み合わせてなるエネルギー貯蔵システム)に基づく風力・太陽光電力の変動平滑化及び一次周波数変調の技術は発展した。しかしながら、従来技術は、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムによって単独で風力・太陽光発電出力電力の平滑化を行う、又はハイブリッドエネルギー貯蔵システムによって単独でグリッドの一次周波数変調に関与するものに過ぎず、上記2つの問題を総合的に解決できるハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法がいまだにない。
With the advancement of wind and solar power new energy power plants, hybrid energy storage systems are widely used in wind and solar power generation fields to solve the grid interconnection effects of wind and solar power generation. Due to uncertainties in wind speed and sunlight, wind and solar power outputs are highly random, variable and intermittent. First, if the proportion of installed wind and solar capacity to the total system capacity is small, fluctuations in wind and solar output will not have a negative impact on the grid, but if the wind and solar capacity connected to the grid As electricity increases, the effects of wind and solar output characteristics such as randomness, variability and intermittency on the safe and stable operation of the power system will become more and more significant, and the quality of the original electrical energy will deteriorate significantly. , whereby fluctuations in wind and solar power cause fluctuations in wind and solar output power, and power fluctuations in turn cause grid frequency fluctuations. Since then, the technology of fluctuation smoothing and primary frequency modulation of wind and solar power based on hybrid energy storage systems (energy storage systems that combine different types of energy storage units) has been developed. However, the conventional technology only involves the smoothing of wind/solar power generation output power by the hybrid energy storage system or the primary frequency modulation of the grid by the hybrid energy storage system, and the above two There is still no control method for hybrid energy storage systems that can comprehensively solve the problem.

この事情に鑑みて、本発明の実施形態は、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法、装置及び電子機器を提供し、それによって風力・太陽光出力電力の平滑化とグリッドの一次周波数変調を総合的に行う機能を実現する。 In view of this, embodiments of the present invention provide a hybrid energy storage system control method, device and electronic equipment, thereby comprehensively controlling the smoothing of wind and solar output power and the primary frequency modulation of the grid. Achieve the functionality you want to perform.

第1態様によれば、本発明の実施例はハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法を提供し、前記方法は、現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算するステップと、現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、前記グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算するステップと、前記平滑化出力電力と前記周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得るステップと、前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行うステップと、を含む。 According to a first aspect, embodiments of the present invention provide a method for controlling a hybrid energy storage system, the method comprising: obtaining wind/solar output power at a current point in time; and based on the wind/solar output power. the step of calculating the smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing the wind/solar power output power fluctuation using calculating a frequency modulated output power of the storage system; fusing the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain a total energy storage output power; and combining the energy storage total output power with the hybrid energy storage decomposing according to the characteristics of different energy storage units of the system and allocating the output power after decomposition to the corresponding energy storage unit, so that the different energy storage elements output power at the current time according to the assigned output power. .

選択可能に、前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算する前記ステップは、前記風力・太陽光出力電力をローパスフィルタリングして系統連系点の実際のニーズを表す系統連系電力を得るステップと、前記系統連系電力を最適化するステップと、前記風力・太陽光出力電力と最適化後の系統連系電力との差を計算し、得た差を前記平滑化出力電力とするステップと、を含む。 Optionally, the step of calculating a smoothed output power of a hybrid energy storage system for smoothing wind and solar output power fluctuations based on the wind and solar output power includes: a step of low-pass filtering to obtain grid-connected power representing the actual needs of the grid-connection point; a step of optimizing said grid-connected power; The method includes a step of calculating a difference from the system power and using the obtained difference as the smoothed output power.

選択可能に、前記系統連系電力を最適化する前記ステップは、現在時点における系統連系電力変動範囲に基づいて目的関数を作成するステップと、前記目的関数に基づいて前記系統連系電力を最適化するステップと、を含む。 Selectably, the step of optimizing the grid-connected power includes the step of creating an objective function based on the current grid-connected power fluctuation range, and optimizing the grid-connected power based on the objective function. .

選択可能に、現在時点における系統連系電力変動範囲に基づいて目的関数を作成する前記ステップは、それぞれ現在時点における系統連系電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲に対してサブ目的関数を作成するステップと、各サブ目的関数を前記目的関数に組み合わせるステップと、を含む。 Selectably, the step of creating an objective function based on the grid-connected power variation range at the current point in time includes the grid-connected power variation range at the current point in time, the output size of the hybrid energy storage system, and the hybrid energy storage system responsive to the power system, respectively. creating sub-objective functions for the amount of frequency offset of the energy storage system, the frequency change rate of the hybrid energy storage system in response to the power system, and the range of wind/solar output power fluctuation at the next time; and each sub-objective function. combining the objective function with the objective function.

選択可能に、前記目的関数に基づいて前記系統連系電力を最適化する前記ステップは、前記系統連系電力に基づいて複数の候補系統連系電力を初期化するステップと、前記目的関数を食虫植物アルゴリズムの適応度関数として前記複数の候補系統連系電力に対して食虫植物アルゴリズムによる最適化を行い、前記複数の候補系統連系電力から最適系統連系電力を見つけるステップと、を含む。 Selectably, the step of optimizing the grid-tied power based on the objective function comprises initializing a plurality of candidate grid-tied powers based on the grid-tied power; and optimizing the grid-tied power based on the objective function. optimizing the plurality of candidate grid-connected power sources using the carnivorous plant algorithm as a fitness function of the insect plant algorithm, and finding an optimal grid-connected power source from the plurality of candidate grid-connected power sources; .

選択可能に、前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵ユニットはリチウムイオン電池及びスーパーキャパシタを含む。 Optionally, the energy storage unit of the hybrid energy storage system includes a lithium ion battery and a supercapacitor.

選択可能に、前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てる前記ステップは、前記エネルギー貯蔵総出力電力を低周波成分及び高周波成分に分解するステップと、前記低周波成分を前記リチウムイオン電池に割り当て、前記高周波成分を前記スーパーキャパシタに割り当てるステップと、を含む。 Selectably, the step of decomposing the total energy storage output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system and allocating the decomposed output power to the corresponding energy storage units comprises: and allocating the low frequency component to the lithium ion battery and the high frequency component to the supercapacitor.

第2態様によれば、本発明の実施例は、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置を提供し、前記装置は、現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算するための平滑化出力モジュールと、現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、前記グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算するための一次周波数変調出力モジュールと、前記平滑化出力電力と前記周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得るためのエネルギー貯蔵システム総出力モジュールと、前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行うための出力割り当てモジュールと、を備える。 According to a second aspect, an embodiment of the present invention provides a control device for a hybrid energy storage system, wherein the device obtains current wind/solar output power and adjusts the wind/solar output power to A smoothing output module for calculating the smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing the wind and solar output power fluctuations based on the grid frequency change amount at the current moment, and the said grid frequency change a primary frequency modulation output module for calculating a frequency modulated output power of the hybrid energy storage system based on the amount; and for fusing the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain an energy storage total output power. an energy storage system total output module, and decomposes the energy storage total output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system, and allocates the output power after decomposition to the corresponding energy storage units, thereby generating different energy storages. The device includes a power allocation module for performing output at a current time according to the allocated output power.

第3態様によれば、本発明の実施例は電子機器を提供し、メモリ及びプロセッサを備え、前記メモリと前記プロセッサは互いに通信可能に接続され、前記メモリにはコンピュータ命令が記憶されており、前記プロセッサは前記コンピュータ命令を実行することによって、第1態様、又は第1態様のいずれかの選択可能な実施形態に記載の方法を実行する。 According to a third aspect, embodiments of the invention provide an electronic device, comprising a memory and a processor, the memory and the processor communicatively connected to each other, and the memory storing computer instructions; The processor performs a method as described in the first aspect or any alternative embodiment of the first aspect by executing the computer instructions.

第4態様によれば、本発明の実施例はコンピュータ可読記憶媒体を提供し、前記コンピュータ可読記憶媒体には前記コンピュータに第1態様、又は第1態様のいずれかの選択可能な実施形態に記載の方法を実行させるためのコンピュータ命令が記憶されている。 According to a fourth aspect, embodiments of the invention provide a computer-readable storage medium, wherein the computer-readable storage medium includes a description of the first aspect, or an optional embodiment of any of the first aspects. Computer instructions are stored for performing the method.

本願に係る技術案は以下の利点を有する。 The technical solution according to the present application has the following advantages.

本願に係る技術案は、まず、現在時点における風力発電と太陽光発電の総風力・太陽光出力電力を取得し、次に、風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を算出し、その後、現在時点におけるグリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を算出する。上記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの2つの出力を得た後、風力・太陽光出力の平滑化と一次周波数変調の問題を同時に解決するために、本発明の実施例は、平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵総出力電力を得る。さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニット(例えば、蓄電池及びスーパーキャパシタ)の特性に従ってエネルギー貯蔵総出力電力を複数の部分に分解し、最後に分解後の複数の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行い、それによって風力・太陽光出力電力の平滑化と一次周波数変調を両立させる目的を達成する。 The technical proposal related to this application first obtains the total wind power and solar power output of wind power generation and solar power generation at the current point in time, and then calculates the wind power and solar power output fluctuations based on the wind power and solar power output power. A smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing is calculated, and then a frequency modulated output power of the hybrid energy storage system is calculated based on the amount of grid frequency change at the current time. After obtaining the two outputs of the above hybrid energy storage system, in order to simultaneously solve the problems of smoothing and primary frequency modulation of wind/solar power output, embodiments of the present invention provide smoothed output power and frequency modulated output. and power to obtain the energy storage total output power of the energy storage system. Furthermore, the energy storage total output power is decomposed into multiple parts according to the characteristics of different energy storage units (e.g. storage batteries and supercapacitors) of the hybrid energy storage system, and finally the multiple output power after decomposition is divided into the corresponding energy storage units. By allocating, different energy storage elements will output power at the current time according to the allocated output power, thereby achieving the purpose of balancing wind/solar output power smoothing and primary frequency modulation.

また、平滑化出力電力を計算する際に中間項「系統連系電力」が言及されており、本発明の実施例はさらに系統連系電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲で作成された目的関数によって系統連系電力を最適化し、それによって平滑化出力電力の正確率を向上させ、さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムが各エネルギー貯蔵ユニットに割り当てられた出力電力を制御する正確率をさらに向上させる。 In addition, the intermediate term "grid-connected power" is mentioned when calculating the smoothed output power, and the embodiments of the present invention further include the grid-connected power fluctuation range, the output size of the hybrid energy storage system, and the power system. Optimize grid-connected power using an objective function created based on the frequency offset amount of the hybrid energy storage system that responded, the frequency change rate of the hybrid energy storage system that responded to the power system, and the range of wind/solar output power fluctuation at the next point in time. , thereby improving the accuracy rate of the smoothed output power and further improving the accuracy rate with which the hybrid energy storage system controls the output power allocated to each energy storage unit.

図面を参照することによって本発明の特徴及び利点をより明確に理解でき、図面は例示的なものであり、本発明を限定しないと理解すべきである。
The features and advantages of the invention can be more clearly understood by referring to the drawings, which are to be understood to be illustrative and not limiting.

本発明の一実施形態におけるハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法のステップの模式図である。1 is a schematic diagram of steps of a method for controlling a hybrid energy storage system in an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態におけるハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法の模式的フローチャートである。1 is a schematic flowchart of a method for controlling a hybrid energy storage system in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における系統連系電力の最適化の模式的フローチャートである。It is a typical flow chart of optimization of grid-connected power in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置の構造模式図である。FIG. 1 is a schematic structural diagram of a control device for a hybrid energy storage system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における電子機器の構造模式図である。1 is a schematic structural diagram of an electronic device according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施形態の図面を参照しながら本発明の実施形態の技術案を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施形態は本発明の一部の実施形態であり、すべての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づいて当業者が創造的な労働をせずに得るほかの実施形態は、すべて本発明の保護範囲に属する。 In order to make the objectives, technical solutions and advantages of the embodiments of the present invention more clear, the technical solutions of the embodiments of the present invention will be clearly and completely described with reference to the drawings of the embodiments of the present invention, and will be clear. As such, the described embodiments are some but not all embodiments of the invention. All other embodiments obtained by those skilled in the art based on the embodiments of the present invention without any creative efforts fall within the protection scope of the present invention.

図1及び図2に示すように、一実施形態では、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法は、具体的には、以下のステップS101~S104を含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, in one embodiment, the method for controlling a hybrid energy storage system specifically includes the following steps S101 to S104.

ステップS101:現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算する。 Step S101: Obtain the current wind/solar output power and calculate the smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing the wind/solar output power fluctuation based on the wind/solar output power. .

ステップS102:現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算する。 Step S102: Obtain the amount of grid frequency change at the current point in time, and calculate the frequency modulated output power of the hybrid energy storage system based on the amount of grid frequency change.

ステップS103:平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得る。 Step S103: Fuse the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain the energy storage total output power.

ステップS104:エネルギー貯蔵総出力電力をハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行う。 Step S104: By decomposing the energy storage total output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system and allocating the output power after decomposition to the corresponding energy storage unit, the different energy storage elements are divided into the allocated output power. Output is performed at the current time according to the following.

具体的には、本実施例では、まず、風力発電と太陽光発電が合計で実際に出力する風力・太陽光出力電力である風力発電と太陽光発電との出力電力の和を取得し、式は以下の通りである。 Specifically, in this example, first, the sum of the output power of wind power generation and solar power generation, which is the actual output power of wind power generation and solar power generation in total, is obtained, and the formula is as follows.

ΔP(t)=P(t)-P(t-1)
(t)=P(t)+P(t)
ΔP T (t)=P T (t)-P T (t-1)
P T (t)=P W (t)+P P (t)

式中、ΔP(t)は風力・太陽光出力電力変化量であり、風力・太陽光出力電力P(t)は風力発電出力電力P(t)と太陽光発電出力電力P(t)とからなり、P(t)とP(t-1)はそれぞれ時点tと時点t-1における風力・太陽光出力電力である。 In the formula, ΔP T (t) is the amount of change in wind/solar power output power, and wind power/solar power output power P T (t) is the wind power output power P W (t) and solar power output power P P ( t), and P T (t) and P T (t-1) are the wind/solar power output power at time t and time t-1, respectively.

グリッドの実際に必要な電力(系統連系電力)が風力・太陽光出力電力が完全に等しくないため、風力・太陽光出力電力の変動を平滑化することでハイブリッドエネルギー貯蔵システムによって足りない電力を補充したり余分な電力を吸収したりし、即ち、風力・太陽光出力電力に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力PHS1(t)を算出する。その後、さらにグリッドの周波数変化量に基づいて、グリッド周波数を安定させるためのエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を算出し、計算式は以下の通りである。 Since the actual power required by the grid (grid-connected power) is not completely equal to the output power of wind and solar power, the hybrid energy storage system can compensate for the insufficient power by smoothing the fluctuations of the power output of wind and solar power. replenish or absorb excess power, that is, calculate the smoothed output power P HS1 (t) of the hybrid energy storage system based on the wind/solar power output. Then, further based on the amount of frequency change of the grid, the frequency modulated output power of the energy storage system for stabilizing the grid frequency is calculated, and the calculation formula is as follows.

式中、PHS2(t)は風力・太陽光システムにおける一次周波数変調機能を担う必要がある周波数変調出力電力であり、Rは差動係数であり、Δfは現在時点と前の時点における周波数変化量であり、
は現在時点における周波数の時間tに関する導関数である。
In the formula, P HS2 (t) is the frequency modulated output power that is required to carry the primary frequency modulation function in the wind/solar system, R S is the differential coefficient, and Δf is the frequency at the current time and the previous time. is the amount of change,
is the derivative of the frequency at the current point in time with respect to time t.

本実施例では、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムが風力・太陽光出力の平滑化と一次周波数変調の問題を同時に解決することを実現するために、まず、上記平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを合計エネルギー貯蔵総出力電力に融合し、次にハイブリッドエネルギー貯蔵システムの素子の特性に従ってエネルギー貯蔵総出力電力を複数の部分に分解し、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの各エネルギー貯蔵ユニットに割り当て、それによってハイブリッドエネルギー貯蔵システムに対する制御を実現する。ハイブリッドエネルギー貯蔵システムには様々な形態があり、一般的なハイブリッドエネルギー貯蔵システムにはリチウム電池、フローレドックス電池、フライホイールエネルギー貯蔵、スーパーキャパシタ等の素子の複数種の組合せがあり、異なるタイプにはそれぞれの特性があり、そのコスト及び解決できる問題も異なる。 In this example, in order to realize that the hybrid energy storage system solves the problems of smoothing wind/solar power output and primary frequency modulation at the same time, first, the above-mentioned smoothed output power and frequency modulated output power are summed. The energy storage total output power is fused into a total output power, and then the energy storage total output power is decomposed into multiple parts according to the characteristics of the elements of the hybrid energy storage system and allocated to each energy storage unit of the hybrid energy storage system, whereby the hybrid energy storage Achieve control over the system. Hybrid energy storage systems come in many forms, and a typical hybrid energy storage system includes multiple combinations of elements such as lithium batteries, flow redox batteries, flywheel energy storage, and supercapacitors. Each has its own characteristics, costs, and problems it solves.

本発明の実施例では、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムはリチウムイオン電池とスーパーキャパシタとの組合せを選択し、リチウム電池の利点はエネルギー密度が高く、サイクル特性に優れ、充電時間が短いことであるが、リチウム電池の高性能は安全性を犠牲にするものであり、性能が高いほど、化学的安定性が低く、安全性が低い。スーパーキャパシタは概念的には電池/電池のハイブリッドエネルギー貯蔵システムと類似し、高速応答の電力バーストを提供し、放電強度が低く、持続時間が長い電池を補充することに使用でき、スーパーキャパシタはより長い動作寿命があり、且つより短い充電時間がある。これに基づいて、本実施例はローパスフィルタリング法によってエネルギー貯蔵総出力電力を高周波成分及び低周波成分に分解し、その後、低周波成分をリチウムイオン電池に割り当て、高周波成分をスーパーキャパシタに割り当てる。それによって、平滑化出力電力と周波数変調処理電力の総合的かつ合理的な割り当てを実現し、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムを制御して風力・太陽光出力電力の平滑化と一次周波数変調の問題を総合的に解決する。具体的な割り当ての式は以下の通りである。 In the embodiment of the present invention, the hybrid energy storage system chooses the combination of lithium ion battery and supercapacitor, the advantages of lithium battery are high energy density, good cycle characteristics and short charging time, but lithium The high performance of batteries comes at the cost of safety; the higher the performance, the lower the chemical stability and the lower the safety. Supercapacitors are conceptually similar to battery/battery hybrid energy storage systems, providing fast-response power bursts and can be used to replenish batteries with lower discharge intensity and longer duration; supercapacitors are more It has a long operating life and a shorter charging time. Based on this, this embodiment uses a low-pass filtering method to decompose the energy storage total output power into high-frequency components and low-frequency components, and then allocates the low-frequency components to the lithium-ion battery and the high-frequency components to the supercapacitor. Thereby, it realizes a comprehensive and rational allocation of smoothed output power and frequency modulation processing power, and controls the hybrid energy storage system to comprehensively solve the problems of smoothing and primary frequency modulation of wind and solar output power. Resolved. The specific allocation formula is as follows.

式中、エネルギー貯蔵総出力電力PHS(t)=PHS1(t)+PHS2(t)である。低周波成分はリチウムイオン電池の出力目標値P(t)、高周波成分はスーパーキャパシタの出力目標値PSC(t)、τはフィルタリング時間定数である。 where the energy storage total output power P HS (t)=P HS1 (t)+P HS2 (t). The low frequency component is the output target value P B (t) of the lithium ion battery, the high frequency component is the output target value P SC (t) of the supercapacitor, and τ 2 is the filtering time constant.

具体的には、一実施例では、上記ステップS101は具体的には、以下のステップ1~3を含む。 Specifically, in one embodiment, the above step S101 specifically includes the following steps 1 to 3.

ステップ1:風力・太陽光出力電力をローパスフィルタリングして系統連系点の実際のニーズを表す系統連系電力を得る。 Step 1: Low-pass filter the wind and solar output power to obtain grid-connected power that represents the actual needs of the grid-connection point.

ステップ2:系統連系電力を最適化する。 Step 2: Optimize grid-connected power.

ステップ3:風力・太陽光出力電力と最適化後の系統連系電力との差を計算し、得た差を平滑化出力電力とする。 Step 3: Calculate the difference between the wind/solar power output power and the grid-connected power after optimization, and use the obtained difference as the smoothed output power.

具体的には、従来技術では、通常、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算する際にもローパスフィルタリング法を使用し、風力・太陽光出力電力を低周波成分及び高周波成分に分解し、低周波成分はグリッドの実際のニーズとしての系統連系電力であり、高周波成分は平滑化出力電力とする。ローパスフィルタリングアルゴリズムのフィルタリング関数は以下の式の通りであり、式中、PHS1(n)は今回の平滑化出力電力のサンプリング出力値であり、PHS1(n-1)は前回の平滑化出力電力のサンプリング出力値であり、P(n)は風力・太陽光出力電力の今回のサンプリング値であり、aはフィルタリング係数である。 Specifically, the prior art usually also uses a low-pass filtering method when calculating the smoothed output power of a hybrid energy storage system, decomposing the wind/solar output power into low frequency components and high frequency components, The low frequency component is the grid-connected power as the actual needs of the grid, and the high frequency component is the smoothed output power. The filtering function of the low-pass filtering algorithm is as shown below, where P HS1 (n) is the sampling output value of the current smoothed output power, and P HS1 (n-1) is the previous smoothed output power. It is a sampling output value of electric power, P T (n) is a current sampling value of wind/solar power output power, and a is a filtering coefficient.

しかし、ローパスフィルタリングアルゴリズムのみを使用して算出された系統連系電力は実用化時の正確性が向上する余裕がまだあり、従って、本実施例はさらに目的関数を作成することによって系統連系電力を最適化し、それによって系統連系電力によって平滑化出力電力を計算する場合、平滑化出力電力の正確性をさらに向上させることができる。 However, there is still room for the accuracy of the grid-connected power calculated using only the low-pass filtering algorithm to be improved in practical use, and therefore, in this example, the grid-connected power is The accuracy of the smoothed output power can be further improved if the smoothed output power is calculated by the grid-connected power.

本発明の実施例では、目的関数を作成するステップは具体的には以下の通りである。 In the embodiment of the present invention, the steps for creating the objective function are specifically as follows.

1.それぞれ現在時点における系統連系電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲に対してサブ目的関数を作成する。 1. The grid-connected power fluctuation range at the current point in time, the output size of the hybrid energy storage system, the amount of frequency offset of the hybrid energy storage system in response to the power system, the frequency change rate of the hybrid energy storage system in response to the power system, and the next point in time, respectively. Create a sub-objective function for the range of wind and solar output power fluctuations in .

2.各サブ目的関数を目的関数に組み合わせる。 2. Combine each sub-objective function into an objective function.

具体的には、上記5つの表現式(サブ目的関数)によって目的関数を総合的に作成し、それによって系統連系電力の変動ができるだけ小さく、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力もできるだけ小さく、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲がいずれもできるだけ小さいことを確保し、上記各サブ目的関数が特定の安定状態に達すると、最適な系統連系電力を算出できる。作成された目的関数の表現式は以下の通りである。 Specifically, an objective function is comprehensively created using the five expressions (sub-objective functions) mentioned above, and thereby the fluctuation in grid-connected power is as small as possible, the output of the hybrid energy storage system is as small as possible, and the power system is The amount of frequency offset of the hybrid energy storage system that responded, the frequency change rate of the hybrid energy storage system that responded to the power system, and the range of wind/solar output power fluctuation at the next time are all as small as possible, and each of the above sub-systems is When the objective function reaches a certain stable state, the optimal grid-connected power can be calculated. The expression of the created objective function is as follows.

系統連系電力変動が許容範囲内にあることを目的とする目的関数Iを確立する。 An objective function I 1 is established whose purpose is that the grid-connected power fluctuation is within an acceptable range.

=k[P(t)-P(t-1)] I 1 =k 1 [P G (t)-P G (t-1)]

ハイブリッドエネルギー貯蔵出力の最小化を目的とする目的関数Iを確立する。 Establish an objective function I2 that aims to minimize the hybrid energy storage output.

=k[P(t)-P(t)] I 2 = k 2 [P T (t)-P G (t)]

電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量を目的とする目的関数Iを確立する。 An objective function I3 is established that aims at the amount of frequency offset of the hybrid energy storage system in response to the power system.

電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率を目的とする目的関数Iを確立する。 An objective function I4 is established that aims at the rate of frequency change of the hybrid energy storage system in response to the power system.

次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲の目的関数Iを確立する。 Establish an objective function I5 of the wind/solar output power fluctuation range at the following time points.

=k[P(t+1)-P(t)]+k[P(t+1)-P(t+1)] I 5 =k 1 [P G (t+1)-P G (t)] 2 +k 2 [P T (t+1)-P G (t+1)] 2

目的関数Iは上記サブ目的関数の和である。 The objective function I is the sum of the above sub-objective functions.

I=I+I+I+I+I+I I=I 1 +I 2 +I 3 +I 4 +I 5 +I 6

式中、k、k、k、kはそれぞれ各変数の計算パラメータであり、P(t+i)は予測される風力・太陽光出力電力であり、P(t)は現在の系統連系電力であり、P(t+1)は予測される系統連系電力であり、Rは差動係数である。 In the formula, k 1 , k 2 , k 3 , and k 4 are calculation parameters for each variable, P T (t+i) is the predicted wind/solar power output, and P G (t) is the current is the grid-connected power, P G (t+1) is the predicted grid-connected power, and R S is the differential coefficient.

その後、上記目的関数に基づいて勾配降下法、最小二乗法等の最適化アルゴリズムを使用して系統連系電力を最適化し、最適な系統連系電力を算出することができる。 Thereafter, the grid-connected power can be optimized by using an optimization algorithm such as a gradient descent method or a least squares method based on the objective function, and the optimal grid-connected power can be calculated.

具体的には、図3に示すように、一実施例では、目的関数によって系統連系電力を最適化するステップは具体的には以下の通りである。 Specifically, as shown in FIG. 3, in one embodiment, the steps for optimizing grid-connected power using an objective function are specifically as follows.

ステップ4:系統連系電力に基づいて複数の候補系統連系電力を初期化する。 Step 4: Initialize a plurality of candidate grid-connected powers based on the grid-connected power.

ステップ5:目的関数を食虫植物アルゴリズムの適応度関数として複数の候補系統連系電力に対して食虫植物アルゴリズムによる最適化を行い、複数の候補系統連系電力から最適な系統連系電力を見つける。 Step 5: Optimize multiple candidate grid-connected power sources using the carnivorous plant algorithm using the objective function as the fitness function of the carnivorous plant algorithm, and select the optimal grid-connected power from the multiple candidate grid-connected power sources. find.

具体的には、本実施例では、2020年に新たに提案された食虫植物アルゴリズムを使用して上記目的関数Iと組み合わせて最適な系統連系電力を求め、該方法は従来の勾配降下法等の最適化アルゴリズムよりも評価回数が少なく、グローバル最適化能力を向上させ、従来のアルゴリズムでは局所的最適が生じやすく、収束速度が遅く、検索精度が低いという問題を解決し、それによって系統連系電力の正確性をさらに向上させる。そのステップは具体的には以下の通りである。 Specifically, in this example, the carnivorous plant algorithm newly proposed in 2020 is used in combination with the above objective function I to find the optimal grid-connected power, and this method uses the conventional gradient descent method. It requires fewer evaluations than other optimization algorithms, improves global optimization ability, and solves the problems that traditional algorithms tend to produce local optima, slow convergence speed, and low search accuracy, thereby improving system connection. Further improve the accuracy of system power. Specifically, the steps are as follows.

1.グループ内反復回数groupiter、最大反復回数max_iter、誘引率attraction_rate、成長率growth_rate、繁殖率reproduction_rate、食虫植物数nC Plant及び獲物数n Preyを定義する。 1. Define the number of repetitions within the group group iter , the maximum number of repetitions max_iter, the attraction rate attraction_rate, the growth rate growth_rate, the reproduction rate reproduction_rate, the number of carnivorous plants nC Plant, and the number of prey n Prey.

2.ローパスフィルタリングに基づいて系統連系電力を算出し、ランダムに生成された個体数がn、次元がdの個体群を初期化する。各個体(ランダムに初期化された系統連系電力)の位置は以下の行列で表される。 2. Grid-connected power is calculated based on low-pass filtering, and a randomly generated population of n individuals and dimension d is initialized. The position of each individual (randomly initialized grid-connected power) is represented by the following matrix.

式中、nは食虫植物数nC Plantと獲物数n Preyとの合計であり、dは次元であり、即ち、各個体における変数の数であり、各個体は以下の式を使用してランダム初期化を行う(本実施例では、初期化されたすべての個体から繰り返し反復して最適な個体、即ち最適な系統連系電力を見つける)。 where n is the sum of the number of carnivorous plants nC Plant and the number of prey n Prey, d is the dimension, i.e. the number of variables in each individual, and each individual is randomly selected using the following formula: Initialization is performed (in this embodiment, the optimal individual, that is, the optimal grid-connected power is found by repeatedly iterating from all the initialized individuals).

individuali,j=Lb+(Ub-Lb)×rand individual i, j = Lb j + (Ub j - Lb j )×rand

式中、LbとUbはそれぞれ検索ドメインの下限と上限であり、即ち、独立変数の最小値と最大値であり、i∈[1,2,…,n]、j∈[1,2,…,d]であり、randは[1,0]にある乱数である。 where Lb j and Ub j are the lower and upper bounds of the search domain, respectively, i.e. the minimum and maximum values of the independent variables, i∈[1,2,...,n], j∈[1,2 ,...,d], and rand is a random number in [1,0].

3.上記目的関数Iを用いて各個体の適応度値を計算して評価する。i番目の個体に対して、各行(即ち、すべての次元)を適応度関数の入力とすることによって適応度値を評価し、算出した適応度値は下記行列に格納される。 3. The fitness value of each individual is calculated and evaluated using the objective function I. For the i-th individual, the fitness value is evaluated by inputting each row (that is, all dimensions) to the fitness function, and the calculated fitness value is stored in the matrix below.

4.食虫植物と獲物を分類する 4. Classifying carnivorous plants and prey

個体群中の各個体を適応度値の昇順でソートし、最適個体g*を第1位の食虫植物として見つけ、上位nC Plant個の個体を食虫植物として分類し、残りのn Prey個の個体を獲物として分類する。ソート後の行列はSortedFitとSortedPopに示される。 Sort each individual in the population in ascending order of fitness value, find the optimal individual g* as the first carnivorous plant, classify the top nC Plant individuals as carnivorous plants, and classify the remaining n Prey plants. individuals are classified as prey. The sorted matrix is shown in Sorted Fit and Sorted Pop .

5.食虫植物と獲物に対してグループ分けを行う。グループ分け過程では、適応度値が最も高い獲物を第1位の食虫植物に割り当て、以下同様に、第2位と第3位の獲物はそれぞれ第2位と第3位の食虫植物に属する(ただし、食虫植物の数は獲物の数よりも小さい)。第nC Plant位の獲物を第n Prey位の食虫植物に割り当てるまで該過程を繰り返し、このとき、余分な獲物がまだあり、その後、第nC Plant+1位の獲物を第1位の食虫植物に割り当て、第nC Plant+2位の獲物を第2位の食虫植物に割り当て、すべての獲物の割り当てが完了するまで繰り返す。最終的には、各グループには1個の食虫植物のみがあり、獲物数は2個以上である。 5. Group insectivorous plants and prey. In the grouping process, the prey with the highest fitness value is assigned to the first-ranked carnivorous plant, and the second- and third-ranked prey are assigned to the second- and third-ranked carnivorous plants, respectively. (However, the number of carnivorous plants is smaller than the number of prey). The process is repeated until the prey of position nC Plant is assigned to the carnivorous plant of position n Assign, assign the nC Plant + 2nd place prey to the 2nd place carnivorous plant, and repeat until all prey assignments are completed. Finally, there is only one carnivorous plant in each group, and the number of prey is two or more.

6.食虫食物と獲物の成長過程を模擬する。CPi,yは第i位の食虫植物であり、各グループから1個の獲物Preyv,jをランダムに選択し、randi,yはランダムに生成された0~1の数値である。グループ内の反復回数に達するまで、それぞれ各グループに対応する誘引率(誘引率は所定値であり、通常、0.8に設定される)と乱数とを比較する。誘引率が乱数randi,yよりも大きいと、式(1)に従って新たな食虫植物を形成し、誘引率が乱数randi,yよりも小さいと、式(2)に従って新たな獲物を形成し、Preyu,jはi番目の個体群からランダムに選択されたもう1個の獲物である。 6. Simulates the growth process of insectivorous food and prey. CP i,y is the i-th carnivorous plant, one prey Prey v,j is randomly selected from each group, and rand i,y is a randomly generated number between 0 and 1. The attraction factor (the attraction factor is a predetermined value, usually set to 0.8) and the random number corresponding to each group is compared until the number of repetitions within the group is reached. When the attraction rate is larger than the random number rand i,y , a new carnivorous plant is formed according to equation (1), and when the attraction rate is smaller than the random number rand i,y , a new prey is formed according to equation (2). And Prey u,j is another prey randomly selected from the i-th population.

NewCPi,j=growth×CPi,j+(1-growth)×Preyv,j (1) NewCP i,j = growth×CP i,j + (1-growth)×Prey v,j (1)

growth=growth_rate×randi,y growth=growth_rate×rand i, y

NewPreyi,j=growth×Preyu,j+(1-growth)×Preyv,j,u|≠v (2) New Prey i, j = growth x Prey u, j + (1-growth) x Prey v, j , u |≠v (2)

式中、growth_rateは所定値であり、f()は目的関数Iである。 In the formula, growth_rate is a predetermined value, and f() is the objective function I.

7.最適食虫植物の繁殖過程を模擬する。第1位の食虫植物、即ち個体群中の最適解だけは繁殖可能である。繁殖過程では、各次元jに対して1個の食虫植物vをランダムに選択し、最適食虫植物を用いた繁殖モデルは式(3)であり、各個体群に対して最適食虫植物に基づいて新たな食虫植物を生成し、CPi,jは最適解であり、CPv,jはランダムに選択された食虫植物である。 7. Optimal to simulate the breeding process of carnivorous plants. Only the first carnivorous plants, ie the best in the population, can reproduce. In the breeding process, one carnivorous plant v is randomly selected for each dimension j, and the breeding model using the optimal carnivorous plant is equation (3), and the optimal carnivorous plant v is selected for each population. A new carnivorous plant is generated based on , CP i,j is the optimal solution, and CP v,j is a randomly selected carnivorous plant.

NewCPi,j=CPi,j+Reproduction_rate×randi,j×matei,j (3) NewCP i,j =CP i,j +Reproduction_rate×rand i,j ×mate i,j (3)

8.新たに生成された各食虫植物と獲物に対して目的関数Iを使用して適応度評価を行う。 8. Fitness evaluation is performed using objective function I for each newly generated carnivorous plant and prey.

9.新たに生成された食虫植物及び獲物を初期個体群と合併して、次元が[n+nC Plant×(group_iter+nC Plant)]×dの新たな個体群を得て、即ち、新たな個体群には、n個の元の個体、(nC Plant×group_iter)個の新たに生産された個体及び(nC Plant)個の新たな繁殖個体がある。 9. The newly generated carnivorous plants and prey are merged with the initial population to obtain a new population of dimension [n+nC Plant x (group_iter+nC Plant)] x d, i.e., the new population has: There are n original individuals, (nC Plant x group_iter) newly produced individuals and (nC Plant) 2 new breeding individuals.

10.新たな個体群中の各個体を適応度値の昇順でソートし、上位n個の個体を選択して次世代に入らせ、即ち、上位n個の個体を新たな候補解として選択し、それによって個体群のサイズが変化しないことを確保する。 10. Sort each individual in the new population in ascending order of fitness value, select the top n individuals to enter the next generation, i.e. select the top n individuals as new candidate solutions, and ensure that the population size does not change due to

11.ステップ4に戻り、最大反復回数max_iterに達するまで反復計算を行う。最大反復回数に達した後、現在の最適解g*を出力し、即ち、時点tにおける最適な系統連系電力を出力し、風力・太陽光出力電力と組み合わせてハイブリッドエネルギー貯蔵の最適な運転スキームを得る。 11. Returning to step 4, iterative calculation is performed until the maximum number of iterations max_iter is reached. After reaching the maximum number of iterations, output the current optimal solution g * , that is, output the optimal grid-connected power at time t, and combine it with wind and solar output power to determine the optimal operation scheme of hybrid energy storage. get.

上記ステップによって、本願に係る技術案は、まず、現在時点における風力発電と太陽光発電の総風力・太陽光出力電力を取得し、次に、風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を算出し、その後、現在時点におけるグリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を算出する。上記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの2つの出力を得た後、風力・太陽光出力の平滑化と一次周波数変調の問題を同時に解決するために、本発明の実施例は、平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵総出力電力を得る。さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニット(例えば、蓄電池及びスーパーキャパシタ)の特性に従ってエネルギー貯蔵総出力電力を複数の部分に分解し、最後に分解後の複数の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行い、それによって風力・太陽光出力電力の平滑化と一次周波数変調を両立させる。本願に係る技術案は、ハイブリッドエネルギー貯蔵設備に基づいて、風力・太陽光電力変動の平滑化と補助システム周波数変調とを協調的に制御することで、電力システムに対する風力・太陽光電力変動の影響を軽減させるだけでなく、ある程度一次周波数変調能力を有し、電力システムの安定を維持し、電力システムの電力需給バランスを確保することに新しいアイディアを提供する。 Through the above steps, the technical proposal according to the present application first obtains the total wind power and solar power output of wind power generation and solar power generation at the current point in time, and then calculates the wind power and solar power generation based on the wind power and solar power output power. A smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing output power fluctuations is calculated, and then a frequency modulated output power of the hybrid energy storage system is calculated based on the amount of grid frequency change at the current point in time. After obtaining the two outputs of the above hybrid energy storage system, in order to simultaneously solve the problems of smoothing and primary frequency modulation of wind/solar power output, embodiments of the present invention provide smoothed output power and frequency modulated output. and power to obtain the energy storage total output power of the energy storage system. Furthermore, the energy storage total output power is decomposed into multiple parts according to the characteristics of different energy storage units (e.g. storage batteries and supercapacitors) of the hybrid energy storage system, and finally the multiple output power after decomposition is divided into the corresponding energy storage units. By allocating, different energy storage elements output power at the current time according to the allocated output power, thereby achieving both smoothing and primary frequency modulation of the wind/solar output power. The technical proposal according to the present application is based on a hybrid energy storage facility, and cooperatively controls the smoothing of wind and solar power fluctuations and the auxiliary system frequency modulation, thereby reducing the impact of wind and solar power fluctuations on the power system. It not only reduces the power consumption, but also has a certain degree of primary frequency modulation ability, which provides new ideas for maintaining the stability of the power system and ensuring the power supply and demand balance in the power system.

また、平滑化出力電力を計算する際に中間項「系統連系電力」が言及されており、本発明の実施例はさらに系統連系電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲で作成された目的関数によって系統連系電力を最適化し、それによって平滑化出力電力の正確率を向上させ、さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムが各エネルギー貯蔵ユニットに割り当てられた出力電力を制御する正確率をさらに向上させる。 In addition, the intermediate term "grid-connected power" is mentioned when calculating the smoothed output power, and the embodiments of the present invention further include the grid-connected power fluctuation range, the output size of the hybrid energy storage system, and the power system. Optimize grid-connected power using an objective function created based on the frequency offset amount of the hybrid energy storage system that responded, the frequency change rate of the hybrid energy storage system that responded to the power system, and the range of wind/solar output power fluctuation at the next point in time. , thereby improving the accuracy rate of the smoothed output power and further improving the accuracy rate with which the hybrid energy storage system controls the output power allocated to each energy storage unit.

図4に示すように、本実施例はハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置をさらに提供し、該装置は、平滑化出力モジュール101、一次周波数変調出力モジュール102、エネルギー貯蔵システム総出力モジュール103、及び出力割り当てモジュール104を備える。 As shown in FIG. 4, this embodiment further provides a control device for the hybrid energy storage system, which includes a smoothing output module 101, a primary frequency modulation output module 102, an energy storage system total output module 103, and an output An allocation module 104 is provided.

平滑化出力モジュール101は、現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算するために用いられる。詳細は上記方法実施例のステップS101の関連説明を参照すればよく、ここでは重複説明を省略する。 The smoothing output module 101 acquires the wind/solar output power at the current point in time, and calculates the smoothed output of the hybrid energy storage system for smoothing the wind/solar output power fluctuation based on the wind/solar output power. Used to calculate power. For details, refer to the related explanation of step S101 in the above method embodiment, and redundant explanation will be omitted here.

一次周波数変調出力モジュール102は、現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算するために用いられる。詳細は上記方法実施例のステップS102の関連説明を参照すればよく、ここでは重複説明を省略する。 The primary frequency modulation output module 102 is used to obtain the current grid frequency variation and calculate the frequency modulation output power of the hybrid energy storage system based on the grid frequency variation. For details, refer to the related explanation of step S102 in the above method embodiment, and redundant explanation will be omitted here.

エネルギー貯蔵システム総出力モジュール103は、平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得るために用いられる。詳細は上記方法実施例のステップS103の関連説明を参照すればよく、ここでは重複説明を省略する。 The energy storage system total output power module 103 is used to fuse the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain the energy storage total output power. For details, refer to the related explanation of step S103 in the above method embodiment, and redundant explanation will be omitted here.

出力割り当てモジュール104は、エネルギー貯蔵総出力電力をハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行うために用いられる。詳細は上記方法実施例のステップS104の関連説明を参照すればよく、ここでは重複説明を省略する。 The power allocation module 104 decomposes the energy storage total output power according to the characteristics of the different energy storage units of the hybrid energy storage system, and allocates the decomposed output power to the corresponding energy storage units, so that the different energy storage elements are allocated. It is used to perform output at the current point in time according to the output power set. For details, refer to the related explanation of step S104 in the above method embodiment, and redundant explanation will be omitted here.

本発明の実施例に係るハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置は、上記実施例に係るハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法を実行するために用いられ、その実現形態及び原理が同じであり、詳細は上記方法実施例の関連説明を参照すればよく、重複説明を省略する。 The control device for the hybrid energy storage system according to the embodiment of the present invention is used to execute the control method for the hybrid energy storage system according to the embodiment described above, and its implementation form and principle are the same, and details are given in the method described above. It is sufficient to refer to the related explanations of the embodiments, and redundant explanations will be omitted.

上記各構成要素の協働によって、本願に係る技術案は、まず、現在時点における風力発電と太陽光発電の総風力・太陽光出力電力を取得し、次に、風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を算出し、その後、現在時点におけるグリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を算出する。上記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの2つの出力を得た後、風力・太陽光出力の平滑化と一次周波数変調の問題を同時に解決するために、本発明の実施例は、平滑化出力電力と周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵総出力電力を得る。さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニット(例えば、蓄電池及びスーパーキャパシタ)の特性に従ってエネルギー貯蔵総出力電力を複数の部分に分解し、最後に分解後の複数の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行い、それによって風力・太陽光出力電力の平滑化と一次周波数変調を両立させる目的を達成する。 Through the cooperation of each of the above components, the technical proposal according to the present application first obtains the total wind and solar output power of wind power generation and solar power generation at the current point in time, and then, based on the wind power and solar power output power, Calculate the smoothed output power of the hybrid energy storage system to smooth wind and solar output power fluctuations using do. After obtaining the two outputs of the above hybrid energy storage system, in order to simultaneously solve the problems of smoothing and primary frequency modulation of wind/solar power output, embodiments of the present invention provide smoothed output power and frequency modulated output. and power to obtain the energy storage total output power of the energy storage system. Furthermore, the energy storage total output power is decomposed into multiple parts according to the characteristics of different energy storage units (e.g. storage batteries and supercapacitors) of the hybrid energy storage system, and finally the multiple output power after decomposition is divided into the corresponding energy storage units. By allocating, different energy storage elements will output power at the current time according to the allocated output power, thereby achieving the purpose of balancing wind/solar output power smoothing and primary frequency modulation.

また、平滑化出力電力を計算する際に中間項「系統連系電力」が言及されており、本発明の実施例はさらに系統連系電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲で作成された目的関数によって系統連系電力を最適化し、それによって平滑化出力電力の正確率を向上させ、さらにハイブリッドエネルギー貯蔵システムが各エネルギー貯蔵ユニットに割り当てられた出力電力を制御する正確率をさらに向上させる。 In addition, the intermediate term "grid-connected power" is mentioned when calculating the smoothed output power, and the embodiments of the present invention further include the grid-connected power fluctuation range, the output size of the hybrid energy storage system, and the power system. Optimize grid-connected power using an objective function created based on the frequency offset amount of the hybrid energy storage system that responded, the frequency change rate of the hybrid energy storage system that responded to the power system, and the range of wind/solar output power fluctuation at the next point in time. , thereby improving the accuracy rate of the smoothed output power and further improving the accuracy rate with which the hybrid energy storage system controls the output power allocated to each energy storage unit.

図5は本発明の実施例における電子機器を示し、該機器はプロセッサ901及びメモリ902を備え、バス又はほかの形態によって接続されてもよく、図5では、バスによる接続を例とする。 FIG. 5 shows an electronic device according to an embodiment of the present invention, which device includes a processor 901 and a memory 902, and may be connected by a bus or other forms, and in FIG. 5, connection by a bus is taken as an example.

プロセッサ901は中央処理装置(Central Processing Unit、CPU)であり得る。プロセッサ901はさらにほかの汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(Digital Signal Processor、DSP)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit、ASIC)、フィールドプログラマブルドアアレイ(Field-Programmable Gate Array、FPGA)又はほかのプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジックデバイス、ディスクリートハードウェアユニット等のチップ、又は上記様々なチップの組合せもあり得る。 Processor 901 may be a central processing unit (CPU). The processor 901 can also be used as a general-purpose processor, a digital signal processor (DSP), an application-specific integrated circuit (ASIC), or a field-programmable door array (Field-Programmable). Gate Array, FPGA) or other There may also be chips such as programmable logic devices, discrete gate or transistor logic devices, discrete hardware units, or combinations of the various chips mentioned above.

メモリ902は非一時的コンピュータ可読記憶媒体として、非一時的ソフトウェアプログラム、非一時的コンピュータ実行可能プログラム及びモジュール、例えば上記方法実施例の方法に対応するプログラム命令/モジュールを記憶するために用いられ得る。プロセッサ901はメモリ902に記憶されている非一時的ソフトウェアプログラム、命令及びモジュールを実行することによって、プロセッサの様々な機能応用及びデータ処理を実行し、即ち上記方法実施例における方法を実現する。 Memory 902 may be used as a non-transitory computer-readable storage medium to store non-transitory software programs, non-transitory computer-executable programs and modules, such as program instructions/modules corresponding to the methods of the method embodiments above. . Processor 901 executes non-transitory software programs, instructions and modules stored in memory 902 to perform various functional applications and data processing of the processor, ie, to implement the methods in the method embodiments described above.

メモリ902はプログラム記憶領域及びデータ記憶領域を含んでもよく、プログラム記憶領域はオペレーティングシステム、少なくとも1つの機能に必要なアプリケーションプログラムを記憶でき、データ記憶領域はプロセッサ901により作成されたデータ等を記憶できる。また、メモリ902は高速ランダムアクセスメモリを含んでもよく、例えば、少なくとも1つのディスク記憶デバイス、フラッシュデバイス、又はほかの非一時的ソリッドステートメモリデバイスのような非一時的メモリをさらに含んでもよい。いくつかの実施例では、メモリ902は選択可能にプロセッサ901に対して遠隔に設置されるメモリを含み、これらの遠隔メモリはネットワークを介してプロセッサ901に接続され得る。上記ネットワークの例はインターネット、企業イントラネット、ローカルエリアネットワーク、モバイル通信ネットワーク及びそれらの組合せを含むが、それらに限定されない。 Memory 902 may include a program storage area and a data storage area, where the program storage area can store an operating system, application programs necessary for at least one function, and the data storage area can store data created by processor 901, etc. . Memory 902 may also include high speed random access memory and may further include non-transitory memory, such as, for example, at least one disk storage device, flash device, or other non-transitory solid state memory device. In some embodiments, memory 902 includes memory that is selectably located remotely to processor 901, and these remote memories may be connected to processor 901 via a network. Examples of such networks include, but are not limited to, the Internet, corporate intranets, local area networks, mobile communication networks, and combinations thereof.

1つ又は複数のモジュールはメモリ902に記憶され、プロセッサ901により実行されると、上記方法実施例における方法を実行する。 One or more modules are stored in memory 902 and, when executed by processor 901, perform the methods in the method embodiments described above.

上記電子機器の詳細は対応して上記方法実施例の対応する関連説明及び効果を参照して理解すればよく、ここでは詳細説明を省略する。 The details of the above electronic device can be understood with reference to the corresponding related explanations and effects of the above method embodiments, and detailed explanations are omitted here.

当業者が理解できるように、上記実施例方法のすべて又は一部のプロセスを実現することは、コンピュータプログラムによって関連ハードウェアに命令を出すことによって行われてもよく、実現されるプログラムはコンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶されてもよく、該プログラムは実行されると、上記各方法の実施例のプロセスを含んでもよい。記憶媒体は磁気ディスク、光ディスク、読み出し専用メモリ(Read-Only Memory、ROM)、ランダムアクセスメモリ(Random Access Memory、RAM)、フラッシュメモリ(Flash Memory)、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive、略称:HDD)又はソリッドステートドライブ(Solid-State Drive、SSD)等であってもよく、記憶媒体は上記種類のメモリの組合せを含んでもよい。 As will be understood by those skilled in the art, implementing all or some of the processes of the above example methods may be performed by a computer program instructing relevant hardware, and the implemented program may be a computer readable computer program. The program may be stored on a storage medium and, when executed, may include the processes of each of the method embodiments described above. The storage medium may be a magnetic disk, an optical disk, a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a flash memory, a hard disk drive (HDD), or It may be a solid-state drive (SSD) or the like, and the storage medium may include a combination of the above types of memory.

図面を参照しながら本発明の実施例を説明したが、当業者は本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに様々な変更や変形を行うことができ、このような変更や変形はいずれも添付の特許請求の範囲に定められる範囲に属する。

Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, those skilled in the art can make various changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention, and all such changes and modifications can be made in the accompanying drawings. falls within the scope defined in the claims.

Claims (7)

ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法であって、
現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算するステップと、
現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、前記グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算するステップと、
前記平滑化出力電力と前記周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得るステップと、
前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行うステップと、を含み、
前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算する前記ステップは、前記風力・太陽光出力電力をローパスフィルタリングして系統連携点の実際のニーズを表す系統連携電力を得るステップと、前記系統連携電力を最適化するステップと、前記風力・太陽光出力電力と最適化後の系統連携電力との差を計算し、得た差を前記平滑化出力電力とするステップと、を含み、
前記系統連携電力を最適化する前記ステップは、現在時点における系統連携電力変動範囲に基づいて目的関数を作成するステップと、前記目的関数に基づいて前記系統連携電力を最適化するステップと、を含み、
現在時点における系統連携電力変動範囲に基づいて目的関数を作成する前記ステップは、それぞれ現在時点における系統連携電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲に対してサブ目的関数を作成するステップと、各サブ目的関数を前記目的関数に組み合わせるステップと、を含む、ことを特徴とするブリッドエネルギー貯蔵システムの制御方法。
A method for controlling a hybrid energy storage system, the method comprising:
obtaining current wind/solar output power and calculating smoothed output power of the hybrid energy storage system for smoothing wind/solar output power fluctuations based on the wind/solar output power; ,
obtaining a grid frequency change amount at the current point in time, and calculating frequency modulated output power of the hybrid energy storage system based on the grid frequency change amount;
fusing the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain a total energy storage output power;
By decomposing the energy storage total output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system and allocating the output power after decomposition to the corresponding energy storage units, the different energy storage elements are divided according to the allocated output power. A step of outputting at the current point in time,
The step of calculating a smoothed output power of a hybrid energy storage system for smoothing wind and solar output power fluctuations based on the wind and solar output power includes low-pass filtering the wind and solar output power. a step of obtaining grid-coupled power representing the actual needs of the grid-coupling point; a step of optimizing the grid-coupled power; and a step of calculating the difference between the wind/solar output power and the optimized grid-coupled power. , the step of using the obtained difference as the smoothed output power,
The step of optimizing the grid-linked power includes the steps of creating an objective function based on a current grid-linked power fluctuation range, and optimizing the grid-linked power based on the objective function. ,
The step of creating an objective function based on the grid-coupled power fluctuation range at the current time includes the grid-coupled power fluctuation range at the current time, the output size of the hybrid energy storage system, and the frequency offset of the hybrid energy storage system in response to the power system, respectively. combining each sub-objective function with the objective function; and combining each sub-objective function with the objective function. A method of controlling a BRID energy storage system, comprising: steps.
前記目的関数に基づいて前記系統連携電力を最適化する前記ステップは、
前記系統連携電力に基づいて複数の候補系統連携電力を初期化するステップと、
前記目的関数を食虫植物アルゴリズムの適応度関数として前記複数の候補系統連携電力に対して食虫植物アルゴリズムによる最適化を行い、前記複数の候補系統連携電力から最適系統連携電力を見つけるステップと、を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The step of optimizing the grid-linked power based on the objective function,
Initializing a plurality of candidate grid-linked powers based on the grid-linked power;
optimizing the plurality of candidate grid-coupled power sources using the carnivorous plant algorithm using the objective function as a fitness function of the carnivorous plant algorithm, and finding an optimal grid-cooperation power source from the plurality of candidate grid-cooperation electric powers; 2. The method of claim 1, comprising:
前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵ユニットはリチウムイオン電池及びスーパーキャパシタを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the energy storage unit of the hybrid energy storage system includes a lithium ion battery and a supercapacitor. 前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てる前記ステップは、
前記エネルギー貯蔵総出力電力を低周波成分及び高周波成分に分解するステップと、
前記低周波成分を前記リチウムイオン電池に割り当て、前記高周波成分を前記スーパーキャパシタに割り当てるステップと、を含む、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
The step of decomposing the energy storage total output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system and allocating the decomposed output power to the corresponding energy storage units;
decomposing the energy storage total output power into low frequency components and high frequency components;
4. The method of claim 3, comprising assigning the low frequency component to the lithium ion battery and assigning the high frequency component to the supercapacitor.
ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置であって、
現在時点における風力・太陽光出力電力を取得し、前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算するための平滑化出力モジュールと、
現在時点におけるグリッド周波数変化量を取得し、前記グリッド周波数変化量に基づいてハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変調出力電力を計算するための一次周波数変調出力モジュールと、
前記平滑化出力電力と前記周波数変調出力電力とを融合してエネルギー貯蔵総出力電力を得るためのエネルギー貯蔵システム総出力モジュールと、
前記エネルギー貯蔵総出力電力を前記ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの異なるエネルギー貯蔵ユニットの特性に従って分解し、分解後の出力電力を対応するエネルギー貯蔵ユニットに割り当てることによって、異なるエネルギー貯蔵素子は割り当てられた出力電力に従って現在時点において出力を行うための出力割り当てモジュールと、を備え、
前記風力・太陽光出力電力に基づいて風力・太陽光出力電力変動を平滑化するためのハイブリッドエネルギー貯蔵システムの平滑化出力電力を計算する前記ステップは、前記風力・太陽光出力電力をローパスフィルタリングして系統連携点の実際のニーズを表す系統連携電力を得るステップと、前記系統連携電力を最適化するステップと、前記風力・太陽光出力電力と最適化後の系統連携電力との差を計算し、得た差を前記平滑化出力電力とするステップと、を含み、
前記系統連携電力を最適化する前記ステップは、現在時点における系統連携電力変動範囲に基づいて目的関数を作成するステップと、前記目的関数に基づいて前記系統連携電力を最適化するステップと、を含み、
現在時点における系統連携電力変動範囲に基づいて目的関数を作成する前記ステップは、それぞれ現在時点における系統連携電力変動範囲、ハイブリッドエネルギー貯蔵システムの出力サイズ、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数オフセット量、電力システムに応答したハイブリッドエネルギー貯蔵システムの周波数変化率及び次の時点における風力・太陽光出力電力変動範囲に対してサブ目的関数を作成するステップと、各サブ目的関数を前記目的関数に組み合わせるステップと、を含む、ことを特徴とするハイブリッドエネルギー貯蔵システムの制御装置。
A control device for a hybrid energy storage system, comprising:
To calculate the smoothed output power of the hybrid energy storage system for obtaining the wind/solar output power at the current point in time and smoothing the wind/solar output power fluctuation based on the wind/solar output power. a smoothing output module;
a primary frequency modulation output module for obtaining a current grid frequency change amount and calculating a frequency modulation output power of the hybrid energy storage system based on the grid frequency change amount;
an energy storage system total output module for fusing the smoothed output power and the frequency modulated output power to obtain an energy storage total output power;
By decomposing the energy storage total output power according to the characteristics of different energy storage units of the hybrid energy storage system and allocating the output power after decomposition to the corresponding energy storage units, the different energy storage elements are divided according to the allocated output power. an output allocation module for outputting at the current point in time;
The step of calculating a smoothed output power of a hybrid energy storage system for smoothing wind and solar output power fluctuations based on the wind and solar output power includes low-pass filtering the wind and solar output power. a step of obtaining grid-coupled power representing the actual needs of the grid-coupling point; a step of optimizing the grid-coupled power; and a step of calculating the difference between the wind/solar output power and the optimized grid-coupled power. , the step of using the obtained difference as the smoothed output power,
The step of optimizing the grid-linked power includes the steps of creating an objective function based on a current grid-linked power fluctuation range, and optimizing the grid-linked power based on the objective function. ,
The step of creating an objective function based on the grid-coupled power fluctuation range at the current time includes the grid-coupled power fluctuation range at the current time, the output size of the hybrid energy storage system, and the frequency offset of the hybrid energy storage system in response to the power system, respectively. combining each sub-objective function with the objective function; and combining each sub-objective function with the objective function. A control device for a hybrid energy storage system, comprising: a step.
電子機器であって、メモリ及びプロセッサを備え、前記メモリと前記プロセッサは互いに通信可能に接続され、前記メモリにはコンピュータ命令が記憶されており、前記プロセッサは前記コンピュータ命令を実行することによって請求項1~4のいずれか一項に記載の方法を実行する、ことを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising a memory and a processor, the memory and the processor communicatively connected to each other, the memory storing computer instructions, and the processor executing the computer instructions to claim. An electronic device characterized by carrying out the method according to any one of 1 to 4. コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータに請求項1~4のいずれか一項に記載の方法を実行させるためのコンピュータ命令が記憶されている、ことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

A computer-readable storage medium, characterized in that computer instructions for causing the computer to carry out the method according to any one of claims 1 to 4 are stored thereon.

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