洪 小 飛

（鄭州工業(yè)應用技術(shù)學院基礎(chǔ)教學部 河南 鄭州 451100）

混合儲能系統(tǒng)是由多種不同的儲能裝置組成的一種能量存儲系統(tǒng)，其功率分配對于系統(tǒng)運行和性能至關(guān)重要。在實際對混合儲能系統(tǒng)中各種儲能裝置進行功率分配時應遵循相應的原則，如儲能裝置在電流和功率等方面應具備絕對的安全性，分配時應滿足系統(tǒng)在電壓和功率等方面的運行要求等。因此，需要優(yōu)秀的功率分配算法來幫助系統(tǒng)高效、安全地完成功率分配。混合儲能功率分配優(yōu)化算法可以對混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)自適應優(yōu)化調(diào)控，在滿足儲能系統(tǒng)運行要求的基礎(chǔ)上最優(yōu)化地分配功率，降低系統(tǒng)的能耗情況并提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1 混合儲能系統(tǒng)的組成及目標

混合儲能系統(tǒng)是由多種能量存儲媒介組成的混合儲能系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)的負荷平衡、峰谷電價平衡等方面發(fā)揮著重要作用。

從基本組成來分析，混合儲能系統(tǒng)由超級電容器、蓄電池、超導磁能存儲器等多種儲能設備組成，它們之間互為補充卻也相互影響，實現(xiàn)彼此之間的優(yōu)勢互補?；旌蟽δ芟到y(tǒng)的工作原理是利用超級電容器等快速響應儲能設備來處理短期的高峰負荷，而蓄電池在對低谷電荷的處治方面則有著突出優(yōu)勢。實際應用時應嚴格把控各種儲能設備的運轉(zhuǎn)情況，從而最大限度地提升儲能系統(tǒng)的能量利用效率。

混合儲能系統(tǒng)的目標是提高儲能效率和穩(wěn)定性，降低能量成本，全過程不間斷地儲存和供應能量，而要想實現(xiàn)這一目標，混合儲能系統(tǒng)必須滿足多方面要求。首先，高效儲能。系統(tǒng)應具備快速響應的能力，高效且低成本地儲存能量，與電力系統(tǒng)對能量的實際需求相適應。其次，多元協(xié)調(diào)。系統(tǒng)中的各種儲能設備應能夠協(xié)調(diào)共存，彼此發(fā)揮各自優(yōu)勢以促進系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，避免運行荒漠化問題的出現(xiàn)。再次，可靠性?；旌蟽δ芟到y(tǒng)的運行過程應具備良好的安全性和穩(wěn)定性。最后，經(jīng)濟性。儲能系統(tǒng)實際應用時應具備良好的市場推廣價值，且耗費的經(jīng)濟成本更低，進而實現(xiàn)整個行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，混合儲能系統(tǒng)在綠色節(jié)能方面也應具有一定優(yōu)勢。

2 混合儲能功率分配存在的問題分析

混合儲能功率分配是指將電池、超級電容器等不同種類儲能裝置組合在一起，通過對其功率進行分配，實現(xiàn)高效能、低耗能、穩(wěn)定可靠的儲能系統(tǒng)運行功率分配過程?；旌蟽δ芟到y(tǒng)的功率分配需要滿足系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性、容量分配和儲能系統(tǒng)的最大充放電功率，同時考慮能量和功率的平衡等實際應用因素。通常采用優(yōu)化算法來實現(xiàn)功率分配優(yōu)化，以滿足不同運行狀態(tài)下的具體功率要求?；旌蟽δ芄β史峙湫枰浞挚剂康揭韵聨讉€方面的問題。

首先，多儲能設備之間的協(xié)調(diào)問題?；旌蟽δ芟到y(tǒng)中包含蓄電池、超導磁能儲存器和超級電容器等多種類型的儲能設備，不同設備之間在電氣性能和電化學特性方面本就有著較大區(qū)別，這勢必會影響到其充放電狀態(tài)、儲能情況和運行效率，對其進行功率分配時應保證不同設備之間的協(xié)同工作，從而最大限度提升系統(tǒng)運行性能。其次，帶寬限制問題。實際運用混合儲能系統(tǒng)時對傳輸管道的帶寬有著具體要求，如果不同設備之間的容量無法和這種要求相匹配，帶寬限制問題會隨之出現(xiàn)，為此，應有專人負責控制和分配各種儲能設備的使用情況。再次，儲能設備老化問題。任何類型的設備都有使用壽命，儲能設備也不例外，在長期使用過程會出現(xiàn)老化和損耗等問題，充放電能力逐步下降，不但會影響混合儲能系統(tǒng)的整體運行效率，還會降低安全性和穩(wěn)定性，因此應定期更新和維護混合儲能系統(tǒng)。最后，系統(tǒng)效率低下問題。系統(tǒng)運行效率還會受到操作不規(guī)范、功率分配不合理和能耗損失等因素的影響，間接影響系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

因此，要想真正做好混合儲能系統(tǒng)的功率分配工作，仍有科學規(guī)劃功率分配、系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提升和保證各種儲能設備的協(xié)同運轉(zhuǎn)等多個問題需要解決，要選擇最具針對性的問題解決優(yōu)化算法，提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和整體效率。

3 常用的混合儲能功率分配算法

混合儲能功率分配是混合儲能系統(tǒng)管理中的重要問題之一。目前，常用的混合儲能功率分配算法包括貪心策略、遺傳算法和人工蜂群算法等。

（1）基于貪心策略的混合儲能功率分配

基于貪心策略的功率分配算法將儲能設備按照儲能密度從高到低排序，然后從最高的設備開始分配功率直到滿足目標功率。這種算法操作簡單且容易實現(xiàn)，但在實際運用時往往無法輕易算出最優(yōu)解，且無法確定各種儲能設備的排列順序。

為有效解決貪心算法運用過程中出現(xiàn)的問題，應進一步完善計算方法，如其他學者提出的增量貪心法、分階段貪心法和基于啟發(fā)規(guī)則的貪心算法等，這些算法在沿用了貪心策略的基礎(chǔ)上確定了多樣化的規(guī)則，更加科學合理地分配儲能系統(tǒng)功率，提升了系統(tǒng)的運行效率。工作中應結(jié)合儲能系統(tǒng)的具體要求和性能特點選擇最佳的優(yōu)化算法，以得到功率分配的最優(yōu)解。

（2）基于遺傳算法的混合儲能功率分配

遺傳算法是一種基于生物進化原理的優(yōu)化算法，適用于解決復雜、高維度的優(yōu)化問題?；谶z傳算法的混合儲能功率分配，第一，構(gòu)建與系統(tǒng)相對應的數(shù)學模型，確定儲能系統(tǒng)的各項參數(shù)和限制條件，如儲能元件的功率、電流、電壓和最大充放電狀態(tài)下的功率、電流等。第二，選擇適應度函數(shù)，精準評價每一個儲能設備的性能特點，對其進行針對性改進。適應度函數(shù)能夠在消耗盡可能少能量的基礎(chǔ)上，提升混合儲能系統(tǒng)的功率輸出。第三，確定遺傳算法運用過程中的變異率、種群大小和交叉率等基本參數(shù)，結(jié)合遺傳算法的變異、交叉和篩選等環(huán)節(jié)操作流程，完成種群的更新任務，得到適應能力更強的個體。

通常情況下，應采取競標篩選或是賭輪盤選擇等策略完成選擇操作，在考慮到個體具體適應度值的基礎(chǔ)上選擇性能更加優(yōu)異的個體，它們便是種群的父代。交叉策略中則優(yōu)先選擇兩個父代個體，按照既定方式組合它們的基因并得到兩個子代個體，此時需隨機改變其中一個體的個別基因，從而保證解的多樣性。按照計算出固定解或達到最大迭代次數(shù)等停止條件實時終止遺傳算法，確定混合儲能系統(tǒng)中不同元件的最佳功率分配方案，最大限度地提升儲能系統(tǒng)性能。

（3）基于人工蜂群算法的混合儲能功率分配

構(gòu)建基于人工蜂群算法的混合儲能系統(tǒng)功率分配方案有著廣闊的市場應用前景，其原理為實時控制儲能設備的充放電功率，強化系統(tǒng)的儲能特性，提升負載供應的穩(wěn)定性。

可從兩方面深入分析和探究混合儲能系統(tǒng)分配中運用人工蜂群算法的性能情況，即確定相應的目標函數(shù)和篩選最優(yōu)評價指標。前者在混合儲能系統(tǒng)功率優(yōu)化分配中能夠發(fā)揮出重要作用，實際運用時可選用儲能損耗最小化、儲能峰值電價最大化和峰谷差價利用最大化等多種目標函數(shù)，任何一種目標函數(shù)都無法做到與實際需求完全匹配，此時就會得到不同的計算結(jié)果；后者是一個需要引起高度重視的問題，常見的評價指標有充放電效率、能量儲存損耗和功率分配數(shù)值等，為得到混合儲能系統(tǒng)功率分配的最優(yōu)方案，必須精準計算出這些指標。

相比于其他算法，混合儲能系統(tǒng)功率分配過程中運用人工蜂群算法展現(xiàn)出了更加優(yōu)異的性能，其整體搜索能力強，能夠快速確定最優(yōu)解決方案，在實際應用和提升系統(tǒng)運行效率方案也體現(xiàn)出了良好的性價比。混合儲能系統(tǒng)功率分配中以人工蜂群為優(yōu)化算法時，能夠最大限度地提升系統(tǒng)的儲能特性，優(yōu)化實際分配方案。但在運用時應確定好目標函數(shù)和評價指標，不斷優(yōu)化人工蜂群算法的相關(guān)參數(shù)，提升儲能系統(tǒng)的運行效率。

4 結(jié) 語

在實際應用中，混合儲能系統(tǒng)的功率分配往往面臨著多變因素，包括負載容量的變化、充電樁的分布變化等。而混合儲能功率分配優(yōu)化算法可以快速實現(xiàn)對系統(tǒng)變化的適應，并快速響應調(diào)整，促使系統(tǒng)可以更好地適應系統(tǒng)變化，達到優(yōu)化調(diào)控的目的。總之，在實踐中混合儲能功率分配優(yōu)化算法有著廣泛的應用價值，能夠大幅度提升混合儲能系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，節(jié)約成本并降低能耗，為實現(xiàn)整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。