[发明专利]一种基于分布式储能系统的非周期采样出力协同控制方法

说明书

本发明提出了一种基于分布式储能系统的非周期采样出力协同控制方法。本发明构建各储能单元出力成本模型，以储能单元总出力成本最小化为优化目标，根据总发电功率，总负载功率及储能单元总功率构建约束条件，通过拉格朗日乘数法优化得到各储能单元出力与增量成本等效模型；结合该等效模型构建增量成本优化目标，将各储能单元出力作为优化求解变量，进一步构建功率平衡约束条件；将增量成本优化目标作为考虑通讯时延的优化目标，构建考虑通讯时延的增量成本优化目标约束条件，结合将各储能单元出力作为优化求解变量，进一步通过分布式一致性算法优化求解得到优化后各储能单元出力；将各储能单元实际出力值通过下垂控制方法调节至优化后出力值。

技术领域

本发明属于微电网的经济调度领域，具体涉及一种基于分布式储能系统的非周期采样出力协同控制方法。

背景技术

随着可再生能源和储能单元在微电网中的应用越来越多，实现智能电网可靠、高效和经济运行是当下的研究热点。微电网通常分为交流(AC)微电网和直流(DC)微电网。其中，直流微电网避免了无功潮流调节、电能质量问题和频率同步等问题，比交流微电网更易于控制且有更好的稳定性。考虑到直流微电网的组成部分，其经济运行需要优化发电、储能、负荷等方面的管理。然而，目前传统方法主要着重于解决分布式发电机组的经济调度问题，少有提及储能单元的经济调度问题。这可能会导致整个系统无法以最经济的模式运行并产生不必要的功率损耗。因此，研究储能单元的经济调度控制方法很有必要。

此外，目前的经济调度算法大都基于分布式控制。而分布式控制构架中的通信负担是不容忽视。但是大多分布式经济调度算法通常假设通信网络的通信链路是完善的，且忽略了时延的限制。因此，为了缓解时延对分布式通信信道不可忽视的影响，本发明提出了一种基于非周期采样数据的经济调度算法来实现对储能单元的功率管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式储能系统的非周期采样出力协同控制方法。

本发明所提供的方法将在分层控制中的二级控制层(控制时间在秒到分钟级)实现储能单元的经济调度，相较于在三级控制层(控制时间在半小时级)内运行的经济调度控制算法，能够更快地实现控制目标。本发明旨在构建一个分布式共识协议，在平衡注入/输出功率的同时将储能单元的运行成本最小化。考虑到电力和通信网络之间的动态相互作用，所提出的控制方案的稳定性分析通过使用Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式得到严格证明。此外，本发明开发了一种基于非周期性采样时间延迟数据的通信方法，以避免时间数据混乱，放宽了对分布式发电单元之间交换实时数据准确性的要求。

所述分布式储能系统包括：第1个储能单元、第2个储能单元、...、第N个储能单元；第1个通信单元、第2个通信单元、...、第N个通信单元；

所述第i个储能单元与所述第i个通信单元通过有线方式链接；

所述第i个通信单元与所述第j个通信单元通过无线方式通信；

i∈[1,N]，且j≠i；

所述非周期采样出力协同控制方法包括以下步骤：

步骤1：构建各储能单元的出力成本模型，以储能单元总出力成本最小化为优化目标，根据储能单元总功率、总发电功率、总负载功率构建约束条件，通过拉格朗日乘数法优化得到各储能单元的出力与增量成本的等效模型；

步骤2：构建储能单元增量成本优化目标，结合步骤1所述的各储能单元的出力与增量成本的等效模型将各储能单元的出力作为优化求解的变量，进一步构建功率平衡约束条件；

步骤3：将步骤2所述的储能单元增量成本优化目标作为考虑通讯时延的储能单元增量成本优化目标，构建考虑通讯时延的储能单元增量成本优化目标的约束条件，结合步骤2将各储能单元的出力作为优化求解的变量，进一步通过分布式一致性算法优化求解得到优化后各储能单元的出力；