[发明专利]一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法

权利要求书

1.一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)通过新能源发电、不可控负荷和可控设备在不控情况下消耗的功率预测值，获取当日联络线功率的调度参考值；

(2)获得当日t时刻新能源发电的功率，来计算该时刻储能电池和电热泵需要平抑的总功率；

(3)根据最优控制模型中的状态方程，在最优控制模型中的储能电池、电热泵的约束条件以及目标函数下对总功率进行优化分配，得到电热泵群和储能电池的目标功率和；

(4)计算电热泵和储能电池的实际响应功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法，其特征在于，所述最优控制模型中的储能电池的约束条件为：

SOC_min≤SOC≤SOC_max，-I_c,max≤I_BT≤I_d,max

其中，SOC_min为最小荷电状态；SOC_max为最大荷电状态；I_d,max为储能电池最大的放电电流；I_c,max为最大的充电电流。

3.根据权利要求1所述的一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法，其特征在于，所述最优控制模型中的电热泵的约束条件为：

${\mathrm{VSOC}}_{min}\≤VSOC\≤{\mathrm{VSOC}}_{max},P_{down}\≤{\stackrel{\·}{P}}_{BT}\≤P_{up}$

其中，VSOC_min为最小荷电状态；VSOC_max为最大荷电状态；为电热泵消耗功率的变化率；P_up、P_down分别为电热泵群消耗功率变化率的上下约束。

4.根据权利要求1所述的一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法，其特征在于，所述最优控制模型中的目标函数为：

$J=min{\∫}_0^T{(y_{ref}-y)}^{2}dt$

式中：y_ref为储能电池和电热泵总功率的参考值；为当日联络线功率的调度参考值；P_RE为可再生能源实际的功率；P_NL为不可控电热泵消耗的实际功率；y为输出变量；T为积分上限，表示最优控制算法的控制周期。

5.根据权利要求1所述的一种基于储能和虚拟储能最优控制的功率波动平抑方法，其特征在于，所述最优控制模型中的状态方程为：

${\stackrel{\·}{x}}^{*}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]x^{*}+\left[\begin{array}{cc}-1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]u^{*},y^{*}=\left[\begin{array}{cc}0& 1\end{array}\right]x^{*}+\left[\begin{array}{cc}-N_s{V}_{rated}& 0\end{array}\right]u^{*}$

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{x}}^{*}={\left[\begin{array}{cc}{\stackrel{\·}{x}}_1& {\stackrel{\·}{x}}_2\end{array}\right]}^T={\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\·}{q}& {\stackrel{\·}{P}}_{HP}\end{array}\right]}^T\\ x^{*}={\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\end{array}\right]}^T={\left[\begin{array}{cc}q& P_{HP}\end{array}\right]}^T\\ u^{*}={\left[\begin{array}{cc}{u}_1& u_2\end{array}\right]}^T={\left[\begin{array}{cc}{I}_{BT}& P_{HP}\end{array}\right]}^T\\ y^{*}=y\end{array}\right.$

其中，为状态变量的变化率，为状态变量的变化率的矩阵；x为状态变量，x^*为状态变量的矩阵；u为控制变量，u^*为控制变量的矩阵；y为输出变量，y^*为输出变量的矩阵；V_rated为储能电池的额定电压；为储能电池荷电量的变化率；为电热泵群消耗功率的变化率；为储能电池荷电的变化率；为电热泵群消耗功率的变化率；x₁、x₂为状态变量，分别表示为储能电池荷电量q和电热泵群消耗的功率P_HP；u₁、u₂为控制变量，分别表示储能电池电流I_BT和电热泵群消耗功率变化率