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基于多次滑动均值滤波的混合储能功率分配与定容研究

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admin 发表于 2024-12-14 12:03 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于多次滑动均值滤波的混合储能功率分配与定容研究
摘要:为了解决混合储能系统功率分配时因模态混叠导致功率分配不精确、储能系统成本过高的问题,提出一种多次滑动均值滤波(MMAF)的功率分配方法用于削弱模态混叠现象,降低混合储能成本.首先,获取满足平抑要求的混合储能最小总功率指令,采用MMAF算法对其进行滤波,获得蓄电池与超级电容各自的功率指令,引入Pearson相关系数量化模态混叠现象,作为判断滤波次数和每次滤波滑窗大小的指标,将蓄电池和超级电容各自的功率指令作为储能定容的可行域,考虑电池荷电状态约束求取储能适配的最小额定功率和额定容量;然后,基于等效运行时间建立蓄电池全寿命周期量化模型,为经济性分析提供依据;最后,以改进的混合储能全寿命周期成本模型验证了该文方法可以有效地限制模态混叠,降低混合储能系统成本.

Abstract:Whenthehybridenergystoragesystem(HESS)allocatespowerinthescenarioofsuppressingwindpowerfluctuations,thepowerdistributionisinaccurateduetomodealiasing,whichleadstothepooreconomyofthehybridenergystoragesystem.Toaddresstheseissues,thispapersuggestsamethodofmultiplemovingaveragefiltering(MMAF)todecomposethetotalpowercommandofhybridenergystorage.Firstly,theminimumflattotalpowercommandofhybridenergystoragemeetingtheflatrequirementswasobtained,andtheobtainedtotalpowercommandofhybridenergystoragewasfilteredthroughMMAFtomakethebatteryrespondtothefilteredlowfrequencypartandthesupercapacitorrespondtothehighfrequencypart.Pearsoncorrelationcoefficientwasusedastheindextoquantifymodalaliasing,andPearsoncorrelationcoefficientwasusedasthebasistodeterminetheoptimalfilteringslidingwindowsizeandtheoptimalfilteringtimestoensurethatthemaximumlimitofmodalaliasingcanbeachievedundertheslidingwindowsizeandfilteringtimes.Takedthepowercommandofthebatteryandthesupercapacitorasthefeasibleregionoftheenergystoragecapacity,theminimumratedpowerandratedcapacityofthehybridenergystoragesystemcanbedeterminedbycomprehensivelyconsideringthebatterystateofcharge(SOC)constraints.Secondly,basedontheequivalentoperatingtime,aquantitativemodelofbatterylifecyclewasestablished,whichprovidedabasisfortheeconomicanalysisofhybridenergystoragesystem.Thecumulativeeffectofbatterycharginganddischargingonitslifelosswasconsideredinthemodel,andtheactualnumberofbatterycycleswasconvertedintotheequivalentnumberofcyclesattherateddischargedepth.Finally,theincrementalfactorofbatterymaintenancecostwasintroducedintothehybridenergystoragelifecyclecostmodel(LCC)todescribethenonlinearincreaseofmaintenancecostcausedbythecumulativeeffectofbatteryagingeverytenyears,soastobetterconformtotheactualoperationoftheenergystoragebatteryandimprovethepracticabilityoftheLCCmodel.Theeffectivenessoftheproposedmethodtoreducethecomprehensivecostofhybridenergystoragewasverifiedbysimulationexperiments.Accordingtotheactualsimulationexperiment,themethodinthispapercanwellsmooththepowerfluctuationofwindpowergridconnection,madeitmeetthegridconnectionrequirements,andthehybridenergystorageconfigurationresultwasbetterthanotherconfigurationmethods.ThesimulationresultsunderdifferentworkingconditionsshowedthatMMAFmethodcanensurethebatteryoperationlifeduringpowerdistribution,andcanminimizethemodealiasingphenomenonandreducethecomprehensivecostofhybridenergystorage.Undernormalworkingconditions,theLCCofMMAFwasreducedby87.6%comparedwiththeempiricalmodedecompositionmethod(EMD).Comparedwiththevariationalmodedecompositionmethod(VMD),theLCCofMMAFwasreducedby3.3%.Comparedwiththewavelettransform(WT)method,theLCCofMMAFwasreducedby56.8%.Incaseoffailure,thebatteryandsupercapacitorformastandbyworkingmodeforeachother.ThetotalpowercommandofmixedenergystoragewasredistributedbyMMAFmethod,whichavoidedthesituationthatthepowercommandcannotrespondduetobatteryfailure,curbsthepossibilityofwindturbinedisconnection,andavoidedgreatereconomiclosses.

作者:田博文  张志禹  杨梦飞Author:TianBowen  ZhangZhiyu  YangMengfei
作者单位:西安理工大学电气工程学院西安710048
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(5)
分类号:TM711
关键词:混合储能  功率分配  模态混叠  多次滑动均值滤波(MMAF)算法  蓄电池全寿命周期量化模型  
Keywords:Hybridenergystorage  powerdistribution  modealiasing  MMAFalgorithm  quantitativemodelofbatterylifecycle  
机标分类号:TM73TM912TP301.6
在线出版日期:2024年3月19日
基金项目:国家自然科学基金基于多次滑动均值滤波的混合储能功率分配与定容研究[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(5)田博文  张志禹  杨梦飞为了解决混合储能系统功率分配时因模态混叠导致功率分配不精确、储能系统成本过高的问题,提出一种多次滑动均值滤波(MMAF)的功率分配方法用于削弱模态混叠现象,降低混合储能成本.首先,获取满足平抑要求的混合储能最小总...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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