[发明专利]一种可重构压缩空气储能系统及其优化控制方法

权利要求书

1.一种基于双层预测控制的可重构压缩空气储能系统优化控制方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)确定每个压缩设备和膨胀设备的动态方程，建立压缩空气储能系统预测控制模型；

(2)根据当前输入或者输出工况，以储能或释能过程效率最高为目标，确定系统上层目标函数；

(3)根据设定的系统目标函数和约束条件，设置上层约束条件，完成上层优化，确定最优重构结构，同时给出下层的动态优化的输入给定；

(4)在线优化求解，将模型预测控制的求解转换为一个混合整数二次规划问题，通过求解优化问题得到优控制序列，不断滚动优化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤(1)中，根据质量守恒和能量守恒物理定律确定每个模态的动态方程，选择模型中便于测量和需要控制的变量作为整个系统动态方程的输入、输出变量，对于模型中难以测量或者无法测量的变量采用经验值或通过实验数据进行估计，得到每个单独压缩、膨胀设备的动态方程。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤(2)中，所述储能过程的目标函数设置过程的具体步骤包括：

(2-1)确定压缩储能过程中单独一个压缩设备储能效率；

(2-2)根据可重构压缩空气储能内在组成特性和外部使用环境对储能系统的输入、输出功率要求，以及储能系统自身的物理条件限制，划分所有可能的重构模式；

(2-3)计算每一重构模式下压缩空气储能系统整体效率；

(2-4)根据当前的气压和功率要求选择最优的重构模式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤(2)中，所述释能过程的目标函数设置过程的具体步骤包括：

(2-1)确定膨胀释能过程中单独一个膨胀设备的透平效率；

(2-2)根据可重构压缩空气储能内在组成特性和外部使用环境对储能系统的输入、输出功率要求，以及储能系统自身的物理条件限制，划分所有可能的重构模式；

(2-3)计算每一重构模式下透平系统整体效率；

(2-4)根据当前的气压和功率要求选择最优的重构模式。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是：约束条件包括整个储能系统的工作压比约束、功率约束以及气压和转速约束。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是：所述步骤(3)中的功率约束为：

Σn=1lPmax,n(p)≥Pg]]>

式中P_max,n为单个压缩/膨胀设备在某一气压下最大输入/输出功率，P_g为储能系统当前接收到的功率给定。

7.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤(4)中，具体方法为：将模型预测控制的求解转换为一个混合整数二次规划问题，通过求解优化问题得到优控制序列，选择第一个控制信号作为当前时刻的控制量，在下一个时刻继续重复上述过程，不断滚动优化。