本發(fā)明涉及一種蓄電池陣列設(shè)計，特別涉及一種蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著蓄電池儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，蓄電池充放電次數(shù)及其安全性等得到不斷提高，太陽能供電系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于在線監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等野外負載，但是如何設(shè)計經(jīng)濟且供電可靠的蓄電池陣列卻沒有形成統(tǒng)一的方法。

目前多數(shù)蓄電池陣列在設(shè)計時沒有考慮兩次最長連續(xù)陰雨最短間隔數(shù)，當(dāng)兩次最長連續(xù)陰雨間隔數(shù)較小時，由于蓄電池沒有及時補充電能將無法保證第二次最長連續(xù)陰雨天時可靠供電；有的方法雖然考慮了兩次最長連續(xù)陰雨最短間隔數(shù)，但沒有考慮蓄電池充電效率、陣列經(jīng)濟性及供電可靠性，導(dǎo)致蓄電池陣列成本較高或者供電可靠性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對蓄電池陣列設(shè)計存在的問題，提出了一種蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，設(shè)計出的蓄電池陣列經(jīng)濟性好、供電可靠性高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，具體包括如下步驟：

1)通過蓄電池陣列設(shè)計輸出電壓U_BO和單體蓄電池額定電壓U_BB求取蓄電池串聯(lián)數(shù)；

2)根據(jù)負載額定功率W_L和最長連續(xù)陰雨天數(shù)N_L，求取蓄電池陣列最小總?cè)萘縌_Bmin；

3)蓄電池按照環(huán)境，設(shè)定蓄電池并聯(lián)數(shù)N_BV初始值為允許最小值；

4)根據(jù)陣列最小總?cè)萘縌_Bmin與蓄電池串并聯(lián)數(shù)求取單體蓄電池最小容量Q_B0min并選取對應(yīng)的單體蓄電池，實際選取的蓄電池容量Q_BO應(yīng)不小于Q_Bomin；

5)相同額定電壓的蓄電池作為數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)庫中最大單體蓄電池額定容量作為篩選條件，判斷單體蓄電池容量是否超過允許最大單體蓄電池容量，若否，選取，轉(zhuǎn)入步驟6)，若是，不選，則轉(zhuǎn)入步驟7)；；

6)根據(jù)單體蓄電池價格、蓄電池串并聯(lián)數(shù)、蓄電池在正常生命周期內(nèi)的潛在故障概率和連接線纜潛在故障概率求取陣列的首次蓄電池成本、更換蓄電池成本、蓄電池連接線纜成本、陣列總成本和陣列潛在故障概率，并保存各計算結(jié)果；

7)判斷蓄電池并聯(lián)數(shù)是否為允許最大值，若否，則轉(zhuǎn)入步驟8)，若是，則轉(zhuǎn)入步驟9)；

8)蓄電池并聯(lián)數(shù)自加1，并轉(zhuǎn)入步驟4)；

9)綜合考慮陣列經(jīng)濟性及供電可靠性，計算對應(yīng)蓄電池并聯(lián)數(shù)的陣列綜合系數(shù)；

10)通過比較選取陣列綜合系數(shù)最小的設(shè)計方案，設(shè)計結(jié)束。

所述步驟6)具體計算公式如下：

n＝N_BHN_BV

Y_0B＝nM_B

Y_DB＝K_DB(n+N_BV-2)M_B

Y_B＝Y(jié)_0B+Y_HB+Y_DB

P_BAPF＝1-(1-P_BPF)ⁿ(1-P_WPF)²ⁿ

式中：n為單體蓄電池數(shù)量，Y_0B為陣列的首次蓄電池成本、Y_HB為更換蓄電池成本、Y_DB為蓄電池連接線纜成本、Y_B為陣列總成本、P_BAPF為陣列潛在故障概率；N_BH為蓄電池串聯(lián)數(shù)，N_BV為蓄電池并聯(lián)數(shù)，M_B為單體蓄電池價格；P_BPF為蓄電池在正常生命周期內(nèi)的潛在故障概率，K_DB為單體蓄電池連接線纜成本系數(shù)，P_WPF為連接線纜潛在故障概率。

所述步驟9)中陣列綜合系數(shù)K_B的計算公式為：

式中：Y_Bmin為所有蓄電池陣列方案中的最低總價。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，通過綜合考慮兩次最長連續(xù)陰雨天數(shù)及其最短間隔天數(shù)，可有效保證設(shè)備在陰雨時期設(shè)備的供電可靠性；通過單體蓄電池價格、蓄電池串并聯(lián)數(shù)、蓄電池在正常生命周期內(nèi)的潛在故障概率和連接線纜潛在故障概率求取陣列總成本和陣列潛在故障概率，對陣列經(jīng)濟性和供電可靠性有一定評價，綜合考慮蓄電池陣列經(jīng)濟性和供電可靠性，進一步求取陣列綜合系數(shù)，選取陣列綜合系數(shù)最小值為最優(yōu)設(shè)計方案，可有效提高蓄電池陣列的綜合性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供的蓄電池陣列多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟S1，通過蓄電池陣列設(shè)計輸出電壓U_BO和單體蓄電池額定電壓U_BB求取蓄電池串聯(lián)數(shù)，蓄電池串聯(lián)數(shù)最小值N_BHmin計算公式為：

式中：蓄電池實際串聯(lián)數(shù)N_BH為不小于N_BHmin的正整數(shù)，且最小值為1；

步驟S2，根據(jù)負載額定功率W_L和最長連續(xù)陰雨天數(shù)N_L，求取蓄電池陣列最小總?cè)萘縌_Bmin，其計算公式為：

式中：A為安全系數(shù)，取1.1-1.4；U_L為負載額定電壓；K_T為蓄電池溫度補償系數(shù)，一般0℃以上取1.0，0℃～-10℃取1.1，-10℃以下取1.2；C_C為蓄電池放電深度，一般免維護鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池和磷酸鐵鋰電池取0.85；η_KF為控制器轉(zhuǎn)換效率；

步驟S3，蓄電池按照環(huán)境，設(shè)定蓄電池并聯(lián)數(shù)N_BV初始值為允許最小值；

步驟S4，根據(jù)陣列最小總?cè)萘縌_Bmin與蓄電池串并聯(lián)數(shù)求取單體蓄電池最小容量Q_B0min并選取對應(yīng)的單體蓄電池，Q_B0min計算公式為：

式中：實際選取的蓄電池容量Q_BO應(yīng)不小于Q_Bomin；

步驟S5，相同額定電壓的蓄電池作為數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)庫中最大單體蓄電池額定容量作為篩選條件，判斷單體蓄電池容量是否超過允許最大單體蓄電池容量，若否，選取，轉(zhuǎn)入步驟S6，若是，不選，則轉(zhuǎn)入步驟S7；

步驟S6，根據(jù)單體蓄電池價格M_B、蓄電池串并聯(lián)數(shù)N_BV、蓄電池在正常生命周期內(nèi)的潛在故障概率P_BPF和連接線纜潛在故障概率P_WPF，求取陣列的首次蓄電池成本Y_0B、更換蓄電池成本Y_HB和蓄電池連接線纜成本Y_DB、陣列總成本Y_B和陣列潛在故障概率P_BAPF，并保存各計算結(jié)果，具體計算公式如下：

n＝N_BHN_BV

Y_0B＝nM_B

Y_DB＝K_DB(n+N_BV-2)M_B

Y_B＝Y(jié)_0B+Y_HB+Y_DB

P_BAPF＝1-(1-P_BPF)ⁿ(1-P_WPF)²ⁿ

式中：n為單體蓄電池數(shù)量，K_DB為蓄電池陣列連接線纜成本系數(shù)；

步驟S7，判斷蓄電池并聯(lián)數(shù)是否為允許最大值，若否，則轉(zhuǎn)入步驟S8，若是，則轉(zhuǎn)入步驟S9；

步驟S8，蓄電池并聯(lián)數(shù)N_BV＝N_BV+1，并轉(zhuǎn)入步驟S4；

步驟S9，綜合考慮陣列經(jīng)濟性及供電可靠性，計算對應(yīng)蓄電池并聯(lián)數(shù)的陣列綜合系數(shù)，其計算公式為：

式中：Y_Bmin為所有蓄電池陣列方案中的最低總價；K_B越大，蓄電池陣列經(jīng)濟性和供電可靠性綜合性能越低。

步驟S10，通過比較選取陣列綜合系數(shù)最小的設(shè)計方案，設(shè)計結(jié)束。