理论教育 储能装置建模的优化方法

储能装置建模的优化方法

时间:2023-06-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4.13 储能设备模型如图4.14所示能量枢纽,输入端与输出端均置有储能设备。将式扩展成矩阵形式为矩阵S称作储能耦合矩阵,它将所有的储能能量衍变为输出功率等效到能量枢纽的输出端。矩阵中的项sαβ可通过式推导。

储能装置建模的优化方法

如图4.13所示,储能设备可以看作由转换及内部存储(认为是理想的)组成。储能转换可类似于能源转换设备建模,其稳态输入、输出功率间的关系为

式中,eα为储能装置与系统交换功率的效率,这个系数通常取决于功能量流动的方向,即储能装置是储能还是放能(认为Qα>0时为储能状态):

式中,e+αe-α分别为转换的正向、反向能量效率,或称为储能设备的储能、放能效率。根据功率与能量的关系,做一些近似简化有

下面将储能设备加入上一节构建的能量枢纽模型中。能量枢纽可包含多个储能设备,原则上,储能设备可以连接到能量枢纽的输入端,也可连接到输出端。

图4.13 储能设备模型

如图4.14所示能量枢纽,输入端与输出端均置有储能设备。由能量守恒我们可以得到

图4.14 加入储能的能量枢纽模型

图4.13中的阴影部分表示没有储能设备的一组转换设备组件,其功率转换可由式(4.4)表示,将这组转换设备的输入、输出功率分别表示在向量 978-7-111-55565-0-Chapter04-34.jpg978-7-111-55565-0-Chapter04-35.jpg 中:

结合式(4.15),有

式中,M包含了输出端所有储能功率,Q包含了输入端所有储能功率,将所有的储能功率等效为一个输出端储能功率向量Meq

根据式(4.14),Meq中的每个元素由两部分组成:(www.daowen.com)

式中,cαβQα将能量枢纽输入端的储能功率折算到了输出端;Mβ为输出端的储能功率。将式(4.14)扩展成矩阵形式为

矩阵S称作储能耦合矩阵,它将所有的储能能量衍变为输出功率等效到能量枢纽的输出端。矩阵中的项sαβ可通过式(4.14)推导。至此,得到包含能源转换及存储设备的完整能量枢纽模型为

现通过图4.15的具体能量枢纽进行式(4.21)推导。

图4.15 能量枢纽示例

构建此能量枢纽的耦合矩阵为

储能设备交换的功率为

现在式(4.16)可构建为

接下来将输入输出端的储能功率转换为等效的能量枢纽输出功率,即

得到储能耦合矩阵

最后,根据式(4.21)构建该能量枢纽模型为

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