[发明专利]基于多层级架构的混合储能协调控制方法

说明书

本发明公开了基于多层级架构的混合储能协调控制方法，包括如下步骤：确定电化学储能本地级运行响应模型；确定超导储能本地级运行响应模型；确定储能系统本地级自动响应控制策略；确定配电网混合储能、分布式光伏、负荷、线路整体设备互联关系模型；确定储能系统协同级自动响应控制策略；利用模型预测控制方法获取协同级自动响应控制指令，下发至混合储能系统；本发明有效解决了配电网中分布式新能源渗透率较高导致的电压波动以及储能的控制问题。

技术领域

本发明涉及电力系统的储能系统运行控制领域，具体涉及基于多层级架构的混合储能协调控制方法。

背景技术

随着可再生能源技术的不断发展，其广泛应用已成为电网发展的必然选择，面对能源可持续发展的严峻挑战，如何解决可再生能源大量并网后带来的一系列随机性和波动性问题，是当前电力系统亟需克服的一大难点。因地制宜的开发不同类型的储能系统并将其接入配电网，不仅可以实现可再生能源的时空解耦，也可以促进可再生能源的充分就地消纳，从而发挥提升配电网层面的整体电压运行水平的作用。然而，目前储能系统在电力系统中的应用已逐渐步入正轨，如参与电网频率调节、改善电能质量和提升系统稳定性等，储能的这些应用将对电网的安全稳定运行带来了积极的影响。但目前在配电网运中对混合储能系统的运行控制都处于初级阶段，难以发挥储能的灵活性对电压进行动态控制，因此研究混合储能系统的协同控制意义重大。以往关于储能系统运行控制策略的研究主要使用稳态经济优化控制策略，存在求解收敛性的问题且容易陷入局部最优，另一些研究则只考虑单台储能装置并网的功率调节和稳定性问题，而忽略了储能系统与电网的互动性问题。

因此，基于这些问题，提出一种基于多层级架构的混合储能协调控制方法，可以有效解决配电网中由于分布式新能源接入规模较大导致的电压快速波动的问题。

发明内容

为了提高模型预测控制的实时性能，本发明提出通过双层级的控制结构改善计算优化指令过程的控制效果。本发明建立了本地级和协同级双层级的控制架构，提升模型预测控制的实时控制性能，为含大规模分布式新能源接入的配电网的电压安全稳定运行问题的解决提供了新的解决思路。

本发明涉及基于多层级架构的混合储能协调控制方法，所述方法包括如下步骤：

确定电化学储能本地级运行响应模型；

确定超导储能本地级运行响应模型；

确定储能系统本地级自动响应控制策略；

确定配电网混合储能、分布式光伏、负荷、线路整体设备互联关系模型；

确定储能系统协同级自动响应控制策略；

利用模型预测控制方法获取协同级自动响应控制指令，下发至混合储能系统。

进一步的，确定电化学储能本地级运行响应模型的方法为：

储能系统存储的能量可表示为：

式中，为电化学储能系统初始能量，P_BESS为电化学储能系统充放电功率；

则有电化学储能系统模型如下

式中，为电化学储能系统的参考有功指令偏差量，ΔP_int为和P_BESS偏差的积分，和为外环PI控制器的比例和积分参数，T_id为内环控制的时间常数，T_fd为滤波器时间常数，Δi_L为电化学储能直流侧电流偏差量，U_BESS为电化学储能直流侧电压，s为微分算子，ΔP_BESS为电化学储能系统输出功率偏差量，为电化学储能系统初始输出功率偏差，ΔC_BESS为电化学储能系统存储能量偏差；

写成状态空间方程形式如下：