[发明专利]一种平滑微网联络线功率的储能前瞻分布式控制方法

说明书

本发明公开了一种平滑微网联络线功率的储能前瞻分布式控制方法，可用于解决存在新能源随机波动情况下的微电网功率平衡控制问题。具体地，通过在储能个体间实施有限时间快速分布式功率控制协议来实现平滑微网联络线输出功率这一控制目标，实施过程中同时考虑了储能未来一段时间的功率调整裕度和成本。本发明考虑了新能源曲线的快速波动特性以及储能装置物理约束，通过求解未来一段时域的模型预测控制(MPC)问题得到储能聚合体的调整功率，然后基于滑模控制(SMC)方法设计有限时间快速分布式控制协议，使得聚合体内部储能充放电功率快速跟踪该目标功率，实现平滑微网联络线功率的目标。

技术领域

本发明涉及一种平滑微网联络线功率波动的滚动时域储能前瞻分布式控制策略，属于电力系统自动化领域。

背景技术

随着微网中大规模风、光功率的并入，新能源功率输出的强波动性给电网运行和控制带来了新的挑战。另一方面，微网中存在大量分散储能装置，如电动汽车、电化学储能等，大量储能单元聚合充放电效应为实现平抑新能源功率输出提供了新的契机。充分利用储能装置的充放电灵活性，可以大大降低电网调整AGC机组处理带来的运行成本，同时可在风、光功率输出过剩情况下提高新能源的利用率。

当前的储能充放电技术仍停留在集中式控制或分散式控制。集中式控制中，控制中心需要获知系统所有储能的状态信息，采用集中优化的方式，给出每个储能单元功率调整量。然而当系统存在大量分散储能装置时，优化问题的求解随着网络规模的增长成比例增加，进一步增加了问题求解的复杂度；另一方面，控制中心与各个储能个体间实时双向通信仍是当前需要克服的技术难题。分散式控制中，每个储能个体仅仅根据电网局部信息如频率、价格等进行有利于自身收益的调整动作，由于其带有较大的随机性，缺乏必要的协调，最终可能导致系统不可控。

发明内容

发明目的：为了克服当前微网中大量存在的时变新能源功率对微网稳定运行和控制带来新的威胁，本发明提供一种平滑微网联络线功率的储能前瞻分布式控制方法，基于未来一段时间微网内部新能源功率和负荷预测值，并结合储能更新方程和微网功率平衡等式约束，考虑系统和储能物理约束，给出考虑了平滑联络线功率波动的MPC储能前瞻调度模型。通过求解MPC优化调度问题得到储能聚合体的调整功率，然后基于滑模控制(SMC)方法设计有限时间快速分布式跟踪协议，使得聚合体内部储能充放电功率快速跟踪该目标功率，实现平滑微网联络线功率的目标，为微网稳定运行控制提供了保障。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种平滑微网联络线功率的储能前瞻分布式控制方法，如图4所示，考虑未来一段时间微网内部新能源功率和负荷预测值，并结合储能更新方程和微网功率平衡等式约束，考虑系统和储能物理约束，微网联络线功率输出波动方差最小为控制目标，得到考虑了平滑联络线功率波动的MPC储能前瞻调度模型，通过求解储能前瞻调度模型得到同质储能聚合体总的功率调整量；然后，基于滑模变结构控制SMC方法设计同质储能聚合体内部多个储能单元间快速分布式一致跟踪协议，使得同质储能聚合体内部储能充放电功率快速跟踪该目标功率，实现平滑微网联络线功率的目标。

具体包括以下步骤：

步骤1，通过历史数据进行预测，获得未来T时间段微网中内部新能源功率和负荷用电预测值P_L(k)，新能源预测数据包括k时刻风能源预测功率值P_W(k)和k时刻光能源预测功率值P_PV(k)，由此，得到微网系统中考虑新能源和负荷用电预测值的功率平衡约束，联络线功率的上下限约束；

步骤2：将储能集群通过聚类方法划分成一个以上的同质储能集群，其中，同质储能集群内部储能单元特征一致，特征一致是指初始值、充放电速率以及能效比参数均相同；单个同质储能集群的SOC更新方程为：通过设定离散时间区间ΔT，分别考虑储能充、放电情况下，得到储能聚合体i的充电状态混合更新方程和约束；