[發明專利]一種基于分布式儲能系統的非周期采樣出力協同控制方法

有效

• 申請號: 202110906643.2
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113726019B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 路曉慶;陳石;來金鋼
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00;H02J3/28;H02J3/32;H02J1/14;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發明提出了一種基于分布式儲能系統的非周期采樣出力協同控制方法。本發明構建各儲能單元出力成本模型，以儲能單元總出力成本最小化為優化目標，根據總發電功率，總負載功率及儲能單元總功率構建約束條件，通過拉格朗日乘數法優化得到各儲能單元出力與增量成本等效模型；結合該等效模型構建增量成本優化目標，將各儲能單元出力作為優化求解變量，進一步構建功率平衡約束條件；將增量成本優化目標作為考慮通訊時延的優化目標，構建考慮通訊時延的增量成本優化目標約束條件，結合將各儲能單元出力作為優化求解變量，進一步通過分布式一致性算法優化求解得到優化后各儲能單元出力；將各儲能單元實際出力值通過下垂控制方法調節至優化后出力值。

技術領域

本發明屬于微電網的經濟調度領域，具體涉及一種基于分布式儲能系統的非周期采樣出力協同控制方法。

背景技術

隨著可再生能源和儲能單元在微電網中的應用越來越多，實現智能電網可靠、高效和經濟運行是當下的研究熱點。微電網通常分為交流(AC)微電網和直流(DC)微電網。其中，直流微電網避免了無功潮流調節、電能質量問題和頻率同步等問題，比交流微電網更易于控制且有更好的穩定性。考慮到直流微電網的組成部分，其經濟運行需要優化發電、儲能、負荷等方面的管理。然而，目前傳統方法主要著重于解決分布式發電機組的經濟調度問題，少有提及儲能單元的經濟調度問題。這可能會導致整個系統無法以最經濟的模式運行并產生不必要的功率損耗。因此，研究儲能單元的經濟調度控制方法很有必要。

此外，目前的經濟調度算法大都基于分布式控制。而分布式控制構架中的通信負擔是不容忽視。但是大多分布式經濟調度算法通常假設通信網絡的通信鏈路是完善的，且忽略了時延的限制。因此，為了緩解時延對分布式通信信道不可忽視的影響，本發明提出了一種基于非周期采樣數據的經濟調度算法來實現對儲能單元的功率管理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于分布式儲能系統的非周期采樣出力協同控制方法。

本發明所提供的方法將在分層控制中的二級控制層(控制時間在秒到分鐘級)實現儲能單元的經濟調度，相較于在三級控制層(控制時間在半小時級)內運行的經濟調度控制算法，能夠更快地實現控制目標。本發明旨在構建一個分布式共識協議，在平衡注入/輸出功率的同時將儲能單元的運行成本最小化。考慮到電力和通信網絡之間的動態相互作用，所提出的控制方案的穩定性分析通過使用Lyapunov-Krasovskii泛函和線性矩陣不等式得到嚴格證明。此外，本發明開發了一種基于非周期性采樣時間延遲數據的通信方法，以避免時間數據混亂，放寬了對分布式發電單元之間交換實時數據準確性的要求。

所述分布式儲能系統包括：第1個儲能單元、第2個儲能單元、...、第N個儲能單元；第1個通信單元、第2個通信單元、...、第N個通信單元；

所述第i個儲能單元與所述第i個通信單元通過有線方式鏈接；

所述第i個通信單元與所述第j個通信單元通過無線方式通信；

i∈[1,N]，且j≠i；

所述非周期采樣出力協同控制方法包括以下步驟：

步驟1：構建各儲能單元的出力成本模型，以儲能單元總出力成本最小化為優化目標，根據儲能單元總功率、總發電功率、總負載功率構建約束條件，通過拉格朗日乘數法優化得到各儲能單元的出力與增量成本的等效模型；

步驟2：構建儲能單元增量成本優化目標，結合步驟1所述的各儲能單元的出力與增量成本的等效模型將各儲能單元的出力作為優化求解的變量，進一步構建功率平衡約束條件；

步驟3：將步驟2所述的儲能單元增量成本優化目標作為考慮通訊時延的儲能單元增量成本優化目標，構建考慮通訊時延的儲能單元增量成本優化目標的約束條件，結合步驟2將各儲能單元的出力作為優化求解的變量，進一步通過分布式一致性算法優化求解得到優化后各儲能單元的出力；