常参数功率差控制策略出现SOC值大于0.8情况的原因可分析如下：从图6的原始负荷曲线中可以发现,商业园区的原始负荷曲线存在峰谷区持续时间较长的特点,而常参数功率差控制策略在确定储能动作边界值之后,以负荷与边界值P1、P2的功率差进行充放电,园区负荷谷值区最初在凌晨00:00—06:00出现,由于长时间以最大功率差进行充电而使SOC进入越上限区。这种SOC指标进入越上限区的过充行为,会缩短储能电池的使用寿命,从而间接增加储能系统的工程运行成本,因此常参数功率差控制策略是以牺牲电池的寿命为代价换取较小的峰谷差和削峰填谷效果。
考虑到常系数功率差控制进行充放电功率调节时所依据的仅仅是边界值P1、P2,并未考虑SOC状态,无法根据SOC状态调节储能系统自身充放电功率,因此本文提出了综合考虑削峰填谷和电池SOC状态的变参数功率调节策略。具有以下优点：在起到削峰填谷作用(见表2)的同时,还能够有效调节SOC变化,将SOC一直控制在合理范围内,这对储能电池优化运行和延长电池使用寿命具有重要意义,有很大的工程应用价值。本文所提出的方法通过引入并动态更新Sup、Sdown、k1、k2、k3、k4等6个参数,使得其能够有效预见SOC变化,并根据SOC的状态调节储能系统出力,实现对SOC的自适应调节。该控制策略中,在保证削峰填谷的同时,整个过程都能够有效将SOC控制在[0.3, 0.75]之内(见图12—13),真正达到了同时兼顾削峰填谷作用和优化电池SOC运行状态的双重效果。
以基于1月份典型负荷预测曲线为例,仿真中对应的Sup、Sdown、k1、k2、k3、k4等6个参数及各子目标函数权重λi (i=1,2,3,4)的变化情况如图14、图15、图16所示。
图14 Sup与Sdown变化曲线
图15 k1、k2、k3、k4变化曲线
图16 λ1、λ2、λ3、λ4变化曲线
在上午00:00—6:00,两种控制策略作用下,储能系统均进行了充电操作;其中00:00—02:00左右,SOC一直处于正常工作区,与此同时,Sup与Sdown两参数一直处于动态更新之中,此时段内两条SOC曲线重合。在02:00左右开始,储能系统SOC达到0.6左右,而Sup也更新至0.6左右,进入SOC越上
限区,k1动作,有效减小了储能系统出力。表现在图8中则是负荷侧曲线在00:00—06:00间会有凹点。同理可见k2、k3、k4出力时刻,对应负荷侧曲线均会间歇性出现小的凹凸点。由于本控制策略预估了未来30 min内SOC的状态,故而k1、k2、k3、k4的变化有一定的波动性。Sup、Sdown又与当前时刻k1、k2、k3、k4相关,因此,这两组参数相互协调。变系数控制策略由于SOC区间限制,会在SOC高限值区间内降低充电速率,SOC曲线上升速率较常参数控制策略作用下的SOC曲线上升速率变慢。在上午9:00—12:00,出现负荷高峰,由于此时SOC均处于高限值区,k2动作,有效增大了放电功率,表现在该段区间内初始一段时间内的SOC曲线下降速率大于常系数控制策略下的SOC曲线,而Sup也随之滚动更新,11:00左右,SOC从高限值区进入正常工作区,两种控制策略下的曲线下降速率相同。同理,13:00—16:00及22:00—24:00区间内的SOC曲线速率也会不同,但由于此时经过一次放电或者第二次放电一段时间之后,SOC进入低限值区,故而此时出现与之前时刻相反的情形。由图16中可见,子目标函数λ1与λ2所占权重在各时段内均明显高λ3与λ4因此,目标函数对于负荷侧曲线的波动性和SOC防止越限赋予了较大的权重,这与本控制策略中着重考虑了SOC变化特性和负荷侧平滑度有关,这与仿真中SOC曲线有较明显下降的分析结果相一致。
