用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，包括下述步骤：步骤10)测算本地功率缺额：步骤20)实现功率缺额的共享，获取系统总功率缺额：步骤30)测算每个储能系统的边际充电成本，确定预设的牵制一致性值；步骤40)通过牵制控制使各储能代理达到牵制一致性；步骤50)调整配电网中储能系统的充电功率。该控制方法是一种完全分布式的控制方法，能够以分布的方式实现全局信息共享，满足分布式单元即插即用操作的需求，并考虑边际充电成本和充电状态，对储能系统的充电功率进行精确调整，从而协调优化配电网中各储能系统的充放电效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于主动配电网运行控制领域，具体来说，涉及一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法。
技术介绍
随着分布式电源，新型可控负荷，储能系统等分布式资源的渗透率逐步提高，配电网将从被动单向的供电网络转变为功率双向流动的有源网络，主动配电网技术应运而生。主动配电网是根据电力系统的实际运行状态,以经济性、安全性为目标,对大量接入的分布式电源进行主动管理,能够自适应调节网络、电源、负荷的配电网。主动配电网既可以实现对分布式电源、柔性负载和储能等可控资源的主动控制，又可以利用灵活的网络拓扑结构实现潮流的有效管理，并在合理的监管和接入准则基础上，使分布式电源对配电系统提供一定的支撑作用。主动配电网可以增加本地供电的可靠性，降低网损，大大增加了能源利用效率，是一种符合未来智能电网发展要求的新型配电系统。由于分布式可再生发电单元的随机性和不确定性以及负荷的多样性，主动配电网会经常发生扰动和事故。因此，电源和负荷的突变对主动配电网的稳定运行提出了挑战。目前，有许多研究关注储能系统充放电效率的本地优化控制和协调控制，以平抑由分布式电源和负荷波动引发的功率不平衡，提高主动配电网的可靠性和新能源利用效率。储能系统的协调控制模式包括集中式和分布式。集中式控制需要一个中央控制器来处理大量的数据，容易发生故障，而且，考虑到间歇性的可再生能源的不确定性，发电的波动可能导致意外的结构变化，这就进一步加大了集中控制的负担。此外，主从式的分布式控制方法，由于使用了领导者或者虚拟领导者来采集处理信息，类似的故障或攻击可能发生在领导者上，对系统性能和可靠性造成影响。一种完全的分布式控制方法应包含以下优点，抗不确定干扰和获得完整的分散式数据更新的能力，可以实现高效的信息共享，最终实现更快的决策和操作。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，该控制方法是一种完全的分布式控制方法，实现全局信息的分布式共享，满足分布式单元即插即用操作的需求，并考虑边际充电成本和充电状态，对储能系统的充电功率进行精确调整，从而协调配电网中各储能系统的充电效率。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，所述配电网采用多代理系统，多代理系统包括两层：第一层代理系统为用于实现分布式的全局信息采集与共享的信息共享层；第二层代理系统为用于实现分布式储能系统基于牵制的协调控制层；多代理系统中共有n个代理，每个储能系统对应一个代理，储能系统的编号和与该储能系统对应的代理的编号相同；各代理通过第一层代理系统获取全局信息，通过第二层代理系统直接实现储能系统的分布式协同控制；当充电功率参考值PE,C,i<0时，即为放电过程；所述控制方法包括下述步骤：步骤10)测算本地功率缺额：当配电网发生功率波动时，多代理系统监测到整个配电网的功率扰动，得到每个代理的功率缺额；步骤20)实现功率缺额的共享，获取系统总功率缺额；步骤30)测算每个储能系统的边际充电成本，确定预设的牵制一致性值；步骤40)通过牵制控制使各储能代理达到牵制一致性；步骤50)调整配电网中储能系统的充电功率。作为优选例，所述的步骤20)具体包括：在第一层代理系统中，基于平均一致算法进行分布式全局信息分享，实现总功率缺额在多代理系统中的共享；利用式(1)进行代理间功率缺额的共享过程，直至所有代理的功率缺额达到平均一致性时，完成功率缺额在多代理系统中的共享：式中，表示在第k次迭代过程中代理i的功率缺额，表示在第k次迭代过程中代理i的分布式电源输出功率，σLoss,i表示负荷功率的传输损耗系数，表示在第k次迭代过程中代理i的分布式电源负荷功率，表示在第k+1次迭代过程中代理i的功率缺额；表示在第k次迭代过程中代理j的功率缺额；wij表示代理i和代理j之间的通信耦合系数，当代理i和代理j有通信线路连接时，wij≠0，否则wij＝0；Ni表示储能系统编号的集合；根据式(2)得到配电网中总功率缺额：式中，PM表示总功率缺额；nΔ(t)表示系统中参与控制的代理总数；表示平均一致性算法的收敛值；ΔPM,i表示代理i的功率缺额。作为优选例，所述的步骤30)具体包括：在第二层代理系统中，储能系统充电过程的优化目标和约束条件如式(3)所示：式中，PE,C,i表示充电功率的参考值；ηC,i表示第i个储能系统的充电效率；αi是第i个储能系统的第一系数；βi是第i个储能系统的第二系数，PM表示总功率缺额；ΔPM,i表示代理i的功率缺额；PG,i表示代理i的分布式电源输出功率；PL,i表示代理i的负荷功率；PLoss,i表示代理i的传输损耗功率；表示代理i充电功率参考值的下限值，表示代理i充电功率参考值的上限值；依据式(4)测算出每个代理的边际充电成本：式中，ρC,i表示储能代理i的边际充电成本函数；PE,C,i表示充电功率的参考值；依据式(5)确定预设的牵制一致性值：式中，表示在第k次迭代过程中代理i的边际充电成本；表示在第k次迭代过程中代理i的充电功率参考值；γi是代理i的功率缺额系数；表示代理i在迭代过程中边际充电成本的终值；表示预设的牵制一致性值，当所有储能系统的边际充电成本渐近收敛于一个共同的值时，式(3)的目标函数即达到最优。作为优选例，所述的步骤40)具体包括：通过基于牵制的分布式协调控制，进行储能系统的边际充电成本优化，使其收敛到预设的牵制一致值；根据代理i的信息交互过程，得到代理i基于牵制的分布式协同控制方程如式(6)所示：式中，表示在第k+1次迭代过程中代理i的边际充电成本；表示在第k次迭代过程中代理j的边际充电成本；di是代理i的牵制控制增益，di≥0；di＝0表示没有针对代理i的牵制控制；利用式(7)和式(8)对wij进行更新:式中，Δ(t)表示配电网中通信拓扑的变化；λ表示一致性常数，影响双层一致性算法的收敛特性，且0<λ<1；ni,Δ(t)表示代理i邻居代理的数量，nj,Δ(t)表示代理j邻居代理的数量，Ni,Δ(t)表示代理i邻居代理的集合。作为优选例，所述的步骤50)具体包括：根据步骤40)得到的每个代理优化的边际充电成本，并考虑到储能系统的充电状态，依据式(9)调整充电功率参考值：式中，ζi表示代理i的充电状态；表示代理i充电状态的下限；表示代理i充电状态的上限；根据式(10)计算得到代理i的充电状态ζi：式中，表示在第k次迭代过程中代理i的充电状态；表示在第k-1次迭代过程中代理i的充电状态；表示在第k-1次迭代过程中代理i的充电功率参考值；表示在第k-1次迭代过程中代理i的充电效率；ΔT表示离散时间间隔；CE,i表示代理i的储存容量。作为优选例，所述的σLoss,i取值为总负荷功率的5％到7％。有益效果：本专利技术实施例的控制方法是一种完全的分布式控制方法，基于多代理系统的双层一致性算法，协调配电网储能系统的充放电效率，可以实现高效的分布式全局信息共享，并考虑边际充放电成本和充放电状态，进行充放电效率优化，具有良好的自适应性，可以满足分布式单元即插即用的需求。本专利技术实施例的协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，通过本地代理监测配电网的功率波动，在配电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，其特征在于，所述配电网采用多代理系统，多代理系统包括两层：第一层代理系统为用于实现分布式的全局信息采集与共享的信息共享层；第二层代理系统为用于实现分布式储能系统基于牵制的协调控制层；多代理系统中共有n个代理，每个储能系统对应一个代理，储能系统的编号和与该储能系统对应的代理的编号相同；各代理通过第一层代理系统获取全局信息，通过第二层代理系统直接实现储能系统的分布式协同控制；当充电功率参考值PE,C,i<0时，即为放电过程；所述控制方法包括下述步骤：步骤10)测算本地功率缺额：当配电网发生功率波动时，多代理系统监测到整个配电网的功率扰动，得到每个代理的功率缺额；步骤20)实现功率缺额的共享，获取系统总功率缺额；步骤30)测算每个储能系统的边际充电成本，确定预设的牵制一致性值；步骤40)通过牵制控制使各储能代理达到牵制一致性；步骤50)调整配电网中储能系统的充电功率。

【技术特征摘要】
1.一种用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，其特征在于，所述配电网采用多代理系统，多代理系统包括两层：第一层代理系统为用于实现分布式的全局信息采集与共享的信息共享层；第二层代理系统为用于实现分布式储能系统基于牵制的协调控制层；多代理系统中共有n个代理，每个储能系统对应一个代理，储能系统的编号和与该储能系统对应的代理的编号相同；各代理通过第一层代理系统获取全局信息，通过第二层代理系统直接实现储能系统的分布式协同控制；当充电功率参考值PE,C,i<0时，即为放电过程；所述控制方法包括下述步骤：步骤10)测算本地功率缺额：当配电网发生功率波动时，多代理系统监测到整个配电网的功率扰动，得到每个代理的功率缺额；步骤20)实现功率缺额的共享，获取系统总功率缺额；步骤30)测算每个储能系统的边际充电成本，确定预设的牵制一致性值；步骤40)通过牵制控制使各储能代理达到牵制一致性；步骤50)调整配电网中储能系统的充电功率。2.按照权利要求1所述的用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，其特征在于，所述的步骤20)具体包括：在第一层代理系统中，基于平均一致算法进行分布式全局信息分享，实现总功率缺额在多代理系统中的共享；利用式(1)进行代理间功率缺额的共享过程，直至所有代理的功率缺额达到平均一致性时，完成功率缺额在多代理系统中的共享：式中，表示在第k次迭代过程中代理i的功率缺额，表示在第k次迭代过程中代理i的分布式电源输出功率，σLoss,i表示负荷功率的传输损耗系数，表示在第k次迭代过程中代理i的分布式电源负荷功率，表示在第k+1次迭代过程中代理i的功率缺额；表示在第k次迭代过程中代理j的功率缺额；wij表示代理i和代理j之间的通信耦合系数，当代理i和代理j有通信线路连接时，wij≠0，否则wij＝0；Ni表示储能系统编号的集合；根据式(2)得到配电网中总功率缺额：式中，PM表示总功率缺额；nΔ(t)表示系统中参与控制的代理总数；表示平均一致性算法的收敛值；ΔPM,i表示代理i的功率缺额。3.按照权利要求1所述的用于协调配电网储能系统充放电效率的分布式控制方法，其特征在于，所述的步骤30)具体包括：在第二层代理系统中，储能系统充电过程的优化目标和约束条件如式(3)所示：式中，PE,C,i表示充电功率的参考值；ηC,i表示第i个储能系统的充电效率；αi是第i个储能系统的第一系数；βi是第i个储能系统的第二系数，PM表示总功率缺额；ΔPM,i...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳伟，顾伟，曹戈，楼冠男，陈明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32