[发明专利]基于功率优化调度的微网储能系统状态一致性控制方法

说明书

本发明公开一种基于功率优化调度的微网储能系统状态一致性控制方法，属于微网储能系统的控制技术领域，该方法采用分时电价、新能源预测出力以及储能单元电池组能量状态SOE在考虑储能充放电效率保证系统有功功率平衡的基础上确定储能单元的运行策略，并且考虑了储能单元电池组能量状态SOE不均衡问题以及时变的储能单元功率充放电承受能力SOP，建立微网储能系统功率平衡模型，同时通过一致性协议保证储能单元SOH、SOE一致，提高了储能单元在储能系统中的应用性能，有效的降低了储能系统整体的充放电次数，提高了使用寿命。

技术领域

本发明涉及微网储能系统的控制技术领域，尤其涉及一种基于功率优化调度的微网储能系统状态一致性控制方法。

背景技术

微网可以运行于并网模式及孤岛模式，孤岛模式下，如何确保功率平衡以及如何使其达到最有效的工作方式成为目前需解决的关键问题，由于风能和太阳能能源丰富且清洁，是目前最有发展前景的新能源技术，然而，其波动性和不可控性也给微电网控制带来的新的挑战。MPPT算法强调了新能源的高利用率，但是当新能源发电量与负载消耗不等时，将会导致供需不平衡。在微电网中应用储能系统有效的解决了这一问题，然而，如何对储能系统进行合理有效的控制成为了问题的关键。在整个储能系统运行过程中，储能系统的能量状态以及寿命能有效的反应整个储能系统在微网中的运行状态。保证储能单元状态一致能有效的防止部分储能单元过充过放、提前退出运行以及储能单元之间产生环流，有效的提高整个储能系统的运行效率以及各个储能单元的利用率，使储能系统长期有效的保持良好性能，同时提高了系统运行的稳定性。

目前，微网储能系统主要的控制策略可以分为三种：集中式控制策略、分散式控制策略和分布式控制策略。集中式控制策略通过一个集中式控制器协调控制所有的电池，对通信具有较高的要求，因此需要较高的成本且容易造成单点故障。分散式控制策略仅仅基于本地信息，例如下垂控制，这种控制策略具有较强的鲁棒性且由于不需要通信成本较低，然而由于缺乏通信，在优化过程中不能有效利用能源。分布式控制策略仅仅需要本地信息交换，因此其能对系统进行有效的管理，并且成本不高，对系统进行合理的控制可以使系统具有较高的灵活性、可扩展性、降低成本，因此具有更好的鲁棒性和前瞻性。虽然现有方法通过合理的控制理论上能实现功率优化调度目标，但是其产生的优化结果并没有实时的考虑储能的内部运行状态，从而无法保证储能单元在最优状态下运行，降低了储能系统的利用效率且容易导致储能单元过充过放，造成不必要的经济损失甚至影响系统的安全稳定运行。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于功率优化调度的微网储能系统状态一致性控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于功率优化调度的微网储能系统状态一致性控制方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：采集微网储能系统中风电、光伏和负荷的历史功率数据形成n个样本，利用均值法对样本中不合理数据进行替换，降低数据中无效值对预测造成的影响；

其中，i∈{1,2,3}分别表示微网拓扑结构中的风机、光伏和负荷，p_i(t)表示在t时刻风电、光伏和负荷所对应的功率，Δt为采样周期。

步骤2：采用K-means算法根据天气因子以及功率对历史功率数据进行聚类，得到K个不同类别的历史功率数据的聚类中心；

步骤2.1：均值法处理后的n个样本组成样本集X＝[x₁,x₂,...,x_n]；

步骤2.2:根据天气因子以及功率对历史功率数据进行聚类，从n个样本中任意选择k个对象作为初始化聚类中心C＝[c₁,c₂,...,c_k]，每个聚类中心代表一个簇，共k个簇，反复迭代使得如下目标代价函数降低到收敛：