[发明专利]一种含可变速海水抽蓄机组和化学储能的联合系统混合模型预测控制方法

摘要

本发明提出一种含可变速海水抽蓄机组和化学储能的联合系统混合模型预测控制方法，本发明综合考虑了顶层控制(调度控制)和底层控制(下垂控制)在不同时间尺度上对复合储能联合系统内储能电池SOC的累积影响。通过实时运行，模拟了可变速海水抽水蓄能机组和储能电池在电网内受可再生能源随机预测误差干扰的实际运行状况；通过采用减时域滚动优化，来解决可再生能源出力的小随机预测误差对储能电池SOC的累积影响，同时兼顾了可变速海水抽水蓄能机组运行经济性；通过采用启发式控制，来应对可再生能源出力的大随机预测误差对储能电池SOC的累积影响；通过反馈校正，及时改变可变速海水抽水蓄能机组和储能电池的运行状态。

主权项

1.一种含可变速海水抽蓄机组和化学储能的联合系统混合模型预测控制方法，其特征在于，包括：步骤1，进行微电网的实时运行模拟；按1:1设定机组和储能电池的下垂曲线斜率，再按日前运行计划设定下垂曲线的功率设定点，将实时测得的可再生能源出力和负载功率输入进微电网，模拟微电网的实际运行；步骤2，实时监测储能电池的实际SOC，并判断其值是否位于[SOC_low,SOC_high]区间范围；步骤3，若储能电池实际SOC越限，判断预测误差的扰动大小；取一个设定值ε，可再生能源出力实时测量值与日前预测值之差小于该值则判定为小误差，反之则为大误差；步骤4，若判定为可再生能源出力小预测误差扰动，则采用减时域滚动优化策略，根据储能电池实时SOC反馈值，实时改变微电网在日内剩余时段的运行计划指令；步骤5，若判定为可再生能源出力大预测误差扰动，则采用启发式协调控制策略(利用了启发式控制应对大扰动能力强的优势)；为确保启发式控制的经济性，以日前的功率指令作为基本值，在此基础上根据微电网的实时SOC、功率和状态反馈信息对机组和储能电池的实时功率和状态指令进行调整；启发式协调控制策略执行过程如下；该策略由日前计划和实时运行两层组成；实时监视储能电池SOC状态，若SOC在上、下安全范围内，则微电网继续按原日前计划运行；若SOC超过了上、下安全范围线，则在日前计划指令基础上，根据储能电池SOC和机组状态反馈信息，实时调整微电网的控制指令，改变机组和储能电池工作状态，使储能SOC恢复到上、下安全范围内，维持储能正常运行；启发式协调控制策略流程，控制逻辑如下：(1)若储能电池实际SOC≤SOC_low，表明储能电池电能不足；为避免储能电池过放，不能继续给负荷供电，须对储能电池充电；首先检测储能电池功率流向及机组开关机状态；若功率流入储能电池且机组关机，说明可再生能源充沛，充分利用可再生能源对储能电池充电；若功率流入储能电池且机组开机，为提高机组运行效率，降低总燃料消耗，增大机组出力，以储能电池最大功率充电；如果此时净负荷导致机组出力已达最大值，但储能电池充电功率仍低于最大值，则将机组出力设定为额定值；根据微电网功率平衡关系，净负荷功率变动则储能电池充电功率相应变动，其值为机组额定功率与净负荷功率之差；若功率流出储能电池且机组关机，则紧急启动机组使储能电池充电；为保护机组，启动的第一个周期内其出力为额定最小值，启动第二个周期才能跟随运行指令；若功率流出储能电池且机组开机，则增大机组出力使储能电池充电；如果净负荷导致机组出力已达最大值，但储能电池充电功率仍低于最大值，则将机组出力设定为额定值；净负荷功率变动储能电池充电功率相应变动，值为机组额定功率与净负荷功率之差；为延长储能电池使用寿命，储能电池一旦开始充电则一直充到SOC_high；(2)若储能电池实际SOC≥SOC_high，表明储能电池电能充足；为避免储能电池过充，须限制其充电；首先检测储能电池功率流向及机组开关机状态；若功率流出储能电池，说明储能电池在放电，则机组和储能电池继续跟随原运行计划；若功率流入储能电池且机组开机，说明储能电池仍在充电，为保护储能电池同时减小总燃料消耗，降低机组出力使储能电池充电功率下降；若机组出力已达最低值，但储能电池仍在充电，则通过连续不断增加弃可再生能源的量使储能电池开始放电,并且若储能电池开始放电，则停止增加弃可再生能源的量；若已弃全部可再生能源，但储能电池仍在充电，则关闭机组；若在弃可再生能源过程中，储能电池继续充电导致SOC越过最大允许值，则直接关闭机组并限制储能电池充电功率为零，通过可再生能源出力平衡负荷；若功率流入储能电池且机组关机，则通过连续不断增加弃可再生能源的量使储能电池开始放电，,并且若储能电池开始放电，则停止增加弃可再生能源的量；步骤6，两种策略互补配合，通过实时状态调整，保证了在可再生能源随机预测误差的扰动下，储能电池实际SOC在日内运行阶段始终保持在正常运行范围内，确保了储能电池的正常运行。