一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法。对储能群输出有功功率的参考值与实际值经过非线性误差控制器处理得到所有储能系统的输出电流的参考值；建立连接储能群内部所有储能系统的通信网络；利用分布式非线性协同控制器控制每一个储能系统。本发明专利技术提高储能群的有功功率分配精度；提高储能系统功率控制的动态响应速度；降低干扰对储能群功率控制的影响；提高储能群应对通信故障的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法
本专利技术涉及一种电网功率控制方法，尤其是涉及了一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法。
技术介绍
储能系统可以有效缓解间歇性、波动性新能源的大量接入对电力系统造成的不确定性扰动，提高电力系统消纳新能源的能力。此外，对于由大量储能系统组成的储能群进行高效管理，可以实现对电力系统电压、频率波动和电力市场电能交易提供完善的技术支持。然而，对于地理分散的储能系统，如何实现储能群输出功率的准确、快速控制，从而满足上级调度系统的功率调度需求，已经成为储能系统或储能群研究领域的热点问题。储能群输出总功率能否满足电力系统要求，决定了储能系统的功能能否被充开发。储能群和储能系统的功率控制的目标为：其中，P*、P分别为储能群输出有功功率的参考值与实际值；i＝1,2,…,n，n为储能群内部储能系统的数量；xi分别为第i个储能系统的输出电流电流的参考值与实际值。上式为储能群功率控制的目标，也是储能系统分布式控制的重要理论依据。实现储能群功率的控制，现有的方法一般均采用借助控制中心实时采集所有储能系统输出功率的总和，通过集中式通信网络和能量管理方法控制每一储能系统输出功率的大小。然而，由于储能系统是地理分散的，使得构建集中式通信网络变得非常复杂，而且成本较高、抗扰性较差。寻找一种不依赖于复杂的通信网络、能够提高系统运行鲁棒性的功率控制方法，以代替现有的功率控制方法，实现储能群输出功率的高效管理，便成为了目前亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法。本专利技术针对含有大量储能系统的储能群，基于非线性理论和网络控制方法，建立每个储能系统以及储能群输出功率的控制方法，从而达到提高通信系统鲁棒性、实现储能群功率精确、稳定控制的目的。本专利技术的技术方案采用如下步骤，如图1所示：1)对储能群输出有功功率的参考值与实际值经过非线性误差控制器处理得到所有储能系统的输出电流的参考值；2)建立连接储能群内部所有储能系统的通信网络；3)利用分布式非线性协同控制器控制每一个储能系统使所有储能系统的输出电流的实际值趋近于参考值。所述步骤1)中，所有储能系统的输出电流的参考值通过以下公式的非线性误差控制器得到：其中，为第i个储能系统的输出电流参考值，i＝1,2,…,n，n为储能群中包含的储能系统的数量；P*、P分别为储能群输出有功功率的参考值与实际值，e为自然指数，λ为调节因子。所述步骤2)中，对于储能群内部的每一个储能系统，将该储能系统通过通信线路与其实际距离最近的其他一个或者多个储能系统连接，从而将储能群所有的储能系统连接形成通信网络，通信网络表示为：其中，C为通信矩阵；εij为通信强度因数；cij为通信系数，0<cij<1表示第j个储能系统与第i个储能系统相连接，cij＝0表示第j个电源不与第i个电源相连接；i和j均代表储能群内部储能系统的序数，i,j＝1,2…,n；ln代表自然对数运算。所述的步骤3)中，分布式非线性协同控制器的表达式为：其中，ui为第i个储能系统的储能输出功率的控制量；为第i个储能系统的输出电流参考值的一阶导数；tanh()为双曲正切函数；ei为第i个储能系统的输出电流参考值与输出电流实际值之差，ej为第j个储能系统的输出电流参考值与输出电流实际值之差，为第i个、第j个储能系统的输出电流参考值，xi、xj分别为第i个、第j个储能系统的输出电流电流实际值；sin为正弦函数。所述的步骤3)中利用分布式非线性协同控制器控制每一个储能系统，使所有储能系统的输出电流的实际值趋近于参考值。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用每个储能系统输出电流的参考值进行储能群内部输出功率的控制，建立的分布式通信网络避免了传统储能群监控控制中心对于数据采集、信号传递、控制功能实现的不利影响。本专利技术的非线性误差控制器可以能让储能群输出功率的实际值精确跟踪参考值，同时提高抵抗外部扰动的能力。本专利技术的分布式非线性协同控制器能让每一个储能系统都掌握所有储能系统输出的电流参考值的实时信息，同时可以快速、精确地实现每个储能系统输出功率满足储能群的要求。本专利技术提高储能群的输出功率可靠运行能力，提高每个储能系统的自我感知能力和全局监控能力，提升每个储能系统的智能化水平，实现储能群的自治运行能力。由此，本专利技术提高储能群的有功功率控制能力，消除通信网络的故障对储能群可靠运行的影响，消除储能群控制中心对于储能群控制和通信的鲁棒性的影响；加快所有储能系统输出有功功率的收敛时间，提高储能群的稳态性能和控制精度。附图说明图1为本专利技术方法的控制流程逻辑图。图2为实施例储能群输出功率的参考值和实际值。图3为实施例每一个储能系统输出的电流的参考值和实际值。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的步骤1)储能群输出的有功功率的参考值由调度中心下发，储能群输出有功功率的实际值可以在公共耦合点处通过电表检测得到，二者之差经过非线性误差控制器即可得到所有储能系统输出电流的参考值，利用该输出电流的参考值进行储能群内部所有储能系统的功率控制。本专利技术的步骤2)建立连接储能群内部所有储能系统的通信网络，该网络属于分布式通信网络，在该网络中没有储能群监控中心，邻近的储能系统之间通过通信线路直接相连并交互信息，每一个储能系统输出电流的参考值在各个电源之间相互传递，通过合理选取通信强度因数和通信系数，不仅可以避免储能群监控中心对于数据采集、传输和控制的不利影响，而且可以提高通信网络应对外部信息干扰和网络攻击的能力。本专利技术的步骤3)借助建立的储能群分布式通信网络，利用分布式非线性协同控制器实时控制所有储能系统输出的电流，进而控制每个储能系统输出的有功功率，该分布式非线性协同控制器采用先进的非线性理论和网络控制理论，能让每一个储能系统都可以掌握所有储能系统的输出电流参考值的实时信息，这样可以避免储能群监控中心的集中式控制架构，而且该分布式非线性协同控制器具有控制速度快、精度高、鲁棒性强的优点。按照本专利技术完整方法实施的具体实施例如下：在MATLAB中对本专利技术提出的储能群功率控制方法进行了仿真实验。实验参数如下表1所示。表1通过Scope模块检测功率和电流波形，通过Timer模块计算动态过程的时间，采用本专利技术提出的控制方法，所得实验数据：Pref–P<0.15kW，所有储能系统输出的电流的实际值收敛时间<0.3s，每一储能系统输出的电流的实际值与参考值之间的误差<0.65％。实验截图如下：(1)微储能群输出有功功率的参考值发生变化时，储能群输出功率的参考值(实线)和实际计值(虚线)，如下图2所示。由图2可以看出：本专利技术提出的功率控制方法可以保证储能群内部所有储能系统输出的有功功率的总和满足调度指令的要求，而且具备响应快速块、稳态精度高的优点。(2)储能群输出有功功率的参考值变化时，每个储能系统输出的电流的实际值，如下图3所示。由图3可以看出：本专利技术提出的功率控制方法可以使得每个储能系统可以按照调度中心的指令调节自身输出电流的实际值，避免了储能的地理分散特性对于功率控制的不利影响，提高每个储能系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)对储能群输出有功功率的参考值与实际值经过非线性误差控制器处理得到所有储能系统的输出电流的参考值；2)建立连接储能群内部所有储能系统的通信网络；3)利用分布式非线性协同控制器控制每一个储能系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)对储能群输出有功功率的参考值与实际值经过非线性误差控制器处理得到所有储能系统的输出电流的参考值；2)建立连接储能群内部所有储能系统的通信网络；3)利用分布式非线性协同控制器控制每一个储能系统。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，所有储能系统的输出电流的参考值通过以下公式的非线性误差控制器得到：其中，为第i个储能系统的输出电流参考值，i＝1,2,…,n，n为储能群中包含的储能系统的数量；P*、P分别为储能群输出有功功率的参考值与实际值，e为自然指数，λ为调节因子。3.根据权利要求2所述的一种基于分布式非线性协同控制器的储能群功率控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，对于储能群内部的每一个储能系统，将该储能系统通过通信线路与其实际距离最近的其他一个或者多个储能系统连接，从而将储能群所有的储能系统连接形成通信网络，通信网络表示为：其中，C为通信矩阵；εij为通信强度因...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33