本发明属于储能配置，具体涉及多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法。
背景技术：
1、混合储能系统可缓解新能源并网产生的波动和随机性，在新能源长时间运行的情况下，针对短时间波动变化的电化学储能无法与之进行匹配，因此为实现长时间、大容量储能，采用季节性储能方式可有效存储电能，甚至在需要的情况下，可以实现空间范围内的移动，能够解决电量不平衡的问题。
2、氢气作为新的清洁能源，可实现大容量储能和削峰填谷，其用电转气技术将富余的电量转化为氢气，解决电量不平衡的问题。采用氢储能来平抑风电、光电并网出现的功率波动，为新型电力系统提供有力的支撑，提高可再生能源的渗透率，从而实现“双碳”目标。混合电解储能系统主要以平抑风光波动为目标，使用氢气作为中介储能，调整风光波动。
3、电解水制氢技术包括碱性电解、质子膜电解和固体氧化物电解，目前多使用碱性电解槽和质子膜电解槽对新能源电量进行消纳，分析其组合运行的容量配置或优化调度，其目标主要为制氢量最大化和经济成本最低。而在使用多种电解结合平抑风光并网问题上，该类研究还很少，且对电化学储能依赖性较强，没有突出电解槽的工作特性，氢储能和电解水制氢技术也没有真正发挥其作为季节性储能时间跨度大的特性。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，提高了风光渗透率，增强了混合储能系统对风光功率的平抑效果。
2、本发明所采用的技术方案是，多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，具体为：
3、步骤1，在多粒度机制下，设计基于分时电价的风光功率分解重构方法，以风光混合出力功率为对象进行分解重构，得到并网分量和消纳补偿分量；
4、步骤2、设计考虑多电解类型下高比例氢储功率分配策略；
5、步骤3、建立以总经济成本最小和平抑效果最优为目标函数的平抑风光混合储能系统容量优化配置模型，
6、步骤4、将步骤1得到的消纳补偿分量和步骤2得到的功率分配策略输入到平抑风光混合储能系统容量优化配置模型中，使用nsga-ii算法对模型进行求解，得到两种电解槽的额定功率、燃料电池的额定功率、储氢罐的额定容量、电化学储能的额定功率和额定容量、经济成本和平抑效果。
7、本发明的特点还在于，
8、步骤1中，具体为：
9、步骤1.1，将光伏出力功率ppv和风电出力功率pw进行相加，得到风光混合功率pm，如式(1)所示；
10、pm＝ppv+pw (1)；
11、步骤1.2，计算细粒度层的分解重构标准分数，如式(2)所示；
12、score＝fine-grained(price,ppv,pw) (2)
13、price为分时电价，分为峰段电价、谷段电价和平段电价；
14、将标准分数进行归一化，得到重构标准系数kt，如式(3)所示；
15、kt＝min-max(score) (3)
16、步骤1.3，风电场接入电网限值分为1min和10min两种时间尺度，光伏电站接入电网限值只有1min一种时间尺度，基于此，建立coarse-grained函数，如式(4)-式(6)所示；
17、[δd1,δd10]＝coarse-grained(pt) (4)；
18、
19、δd1和δd10分别为1min和10min风光混合功率的波动限值，pt为系统接入新能源的总装机容量，单位为mw；
20、步骤1.4，基于步骤1.2和步骤1.3，构建多粒度并网重构限值条件，建立风光混合功率波动量限制条件，如式(7)、式(8)所示；
21、
22、是t时刻风光混合功率出力，和是t-1和t-10时刻风光混合功率出力；
23、步骤1.5、将步骤1.1中的风光混合功率通过经验模态分解emd方法分解为各个内涵模态分量和残差分量，按步骤1.4所建立的小时级波动量限制条件进行重构，得到并网分量和消纳补偿分量。
24、步骤2中，具体为：高比例氢储功率分配策略分为两部分：
25、1)氢储能功率补偿部分
26、以氢燃料电池为主要承担补偿出力，电化学储能辅助，根据储氢罐含量分两种工作状态；
27、工作模式1，如式(11)所示：
28、soh＜0.4 (11)；
29、考虑电化学储能的功率出力，根据电化学储能容量soc的状态分两种情况，如式(12)、(13)所示：
30、
31、是t时刻电化学储能的功率出力，其有正、负两种情况，分别代表电化学储能在整个储能系统中充电、放电的状态；
32、是t时刻外接电网的补偿功率出力；是t时刻消纳补偿分量，pfcmin是燃料电池最低出力功率；
33、工作模式2：如式(14)所示：
34、soh≥0.4 (14)；
35、氢气存量充足，燃料电池额定功率运行，若电化学储能soc偏低，则超额部分为电化学进行充电，保持电化学储能的储能状态，准备良好的电量储存，以应对混合储能系统运行的极限状态；相反，则更新调整燃料电池运行功率。
36、2)氢储能功率消纳
37、工作模式3：如式(15)所示：
38、soh≤0.6 (15)；
39、工作模式4：在需要出力的第一时间，给两个电解槽启动信号，ael第一次冷启动时间需要60min，pem仅需要5min，在电解槽启动时间内，主要由电化学储能出力消纳；当pem可用而ael不可用时，则使用pem单独工作，如式(17)所示：
40、soc≤0.75 (17)；
41、选择0.75为电化学储能出力判断条件，避免电化学储能过度充电，soc未过限，电化学充电，若越限，则直接丢弃，如式(18)所示：
42、
43、是t时刻舍弃掉的部分功率。
44、步骤3中，具体为：
45、步骤3.1、建立目标函数；
46、1、经济性最优
47、混合电解储能系统的经济成本主要包括建设成本和系统运行中产生的成本，如式(19)所示；
48、min f＝fc+fo+fg+fd (19)
49、式中：f为总经济成本，fc是建设成本，fo是运维成本，fg是功率缺额外接电网的补偿成本，fd是多余的可再生能源丢弃产生的成本；
50、2、平抑效果指标
51、平抑效果指标考虑混合储能系统对于消纳补偿分量的处理，包括消纳、补偿两部分，计算电网补偿和丢弃电能，从而得到一天内对并网平抑的效率，如式(28)所示；
52、
53、式中：e为平抑效果指标，是t时刻消纳补偿分量，是t时刻需要补偿或丢弃的功率；
54、步骤3.2、约束条件；
55、1、氢储能约束条件
56、1)电解槽约束
57、根据电解槽工况分析和碱性电解槽简化工作模式，制定电解槽功率约束，如式(29)和式(30)所示：
58、
59、2)燃料电池约束，如式(31)所示：
60、
61、式中：pfcmin是燃料电池运行最小功率限值；
62、3)储氢罐约束
63、sohmin≤soh t≤sohmax (32)
64、
65、式中：sohmin、sohmax分别为soh的最小限值和最大限值，soht是t时刻储氢罐内氢气剩余含量，soht-1是t-1时刻储氢罐内氢气剩余含量，mhst是储氢罐内最大储氢量，是碱性电解槽在t时刻产出氢气速度，是质子膜电解槽在t时刻产出氢气速度，是燃料电池在t时刻消耗氢气速度；
66、2、电化学储能约束条件，如式(34)、式(35)所示：
67、
68、socmin≤soct≤socmax (35)
69、式中：socmin、socmax分别为电化学储能soc的最小限值和最大限值；
70、soht和soht-1是t时刻和t-1电化学储能荷电状态，如式(36)所示；
71、
72、μ为充放电系数，如式(37)所示；
73、
74、ebat是电化学储能充放电效率；
75、步骤3.1中，建设成本和运维成本均包括氢储能和电化学储能两部分，如式(20)、式(21)所示；氢储能部分由两种电解槽、燃料电池和储氢罐组成，如式(22)、式(23)所示；
76、fc＝fh,con+fbat,con (20)；
77、fo＝fh,ope+fbat,ope (21)；
78、
79、式中：fh,con、fbat,con分别是氢储能和电化学储能的建设成本，fh,ope、fbat,ope分别是氢储能和电化学储能的运维成本，pael,r、ppem,r、pfc,r、vhst,r、pbat,r、ebat分别为碱性电解槽、质子膜电解槽、燃料电池、储氢罐、电化学储能的额定功率和容量，kael、kpem、kfc、khst分别为碱性电解槽、质子膜电解槽、燃料电池、储氢罐的功率、容量投资系数；根据贴现率r和系统运行时间y，计算系统设备的投资回收系数；
80、储能系统的运行维护成本是按照占投资成本的比例进行折算，如式(24)、式(25)所示；
81、fh,ope＝αhfh,con (24)；
82、fbat,ope＝αbatfbat,con (25)；
83、功率缺额外接电网的补偿成本fg，如式(26)所示；
84、
85、多余的可再生能源丢弃产生的成本fd，如式(27)所示；
86、
87、本发明的有益效果是：本发明的方法，以氢储能为主、电化学储能辅助出力的系统架构为基础，为增强重构方法的应用性，考虑源侧出力变化和负荷水平，建立coarse-grained和fine-grained函数，提出多粒度机制下基于分时电价的风光功率分解方法，实现粗、细粒度上的重构，进而得到多粒度并网重构限值条件；其次，分析碱性电解槽和质子膜电解槽的工作特性，提出考虑多电解类型下高比例氢储功率分配策略，提高氢储能在储能系统中的比例，降低对电化学储能的依赖性；之后，考虑经济性和平抑效果两个指标，建立以平抑风光波动为目标的混合储能系统容量优化配置模型；与现有功率分配策略相对比，本发明的容量配置方法在提高平抑效果的同时，降低电化学储能容量与功率，有效提高储能系统的运行经济性。并且系统在运行过程中，电化学储能轻度充放电，储氢含量总体变化较小，发挥出氢储能的主体消纳补偿作用。
1.多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，具体为：
2.如权利要求1所述的多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，所述步骤1中，具体为：
3.如权利要求2所述的多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，所述步骤2中，具体为：高比例氢储功率分配策略分为两部分：
4.如权利要求3所述的多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，在工作模式3中，若氢储含量超过0.6，则需要对电解槽进行停机处理，由电化学储能进行完成消纳，质子膜电解槽的功率出力如式(16)所示：
5.如权利要求3所述的多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，所述步骤3中，具体为：
6.如权利要求5所述的多粒度机制下基于平抑波动策略的储能系统优化配置方法，其特征在于，所述步骤3.1中，建设成本和运维成本均包括氢储能和电化学储能两部分，如式(20)、式(21)所示；氢储能部分由两种电解槽、燃料电池和储氢罐组成，如式(22)、式(23)所示；
