基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其包括在区域调频模型中加入储能装置及其控制器；利用层次分析法对控制器影响控制效果的因素进行权重确定，得到适应度函数；通过遗传算法优化控制参数，得到优化参数；根据适应度函数对优化参数进行筛选，得到优化个体；将优化个体输送至储能装置中，控制储能装置的输出功率。该基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法采用储能装置辅助AGC的调频方式，有效地改善了调频性能，可很好的抑制频率扰动，有效减小系统频率偏差，缩短调节时间；且通过层次分析法和遗传算法整定控制器参数，具有较高的准确性和灵活性。

Parameter optimization method of energy storage device participating in power network frequency modulation based on AHP and GA

The invention discloses a AHP and GA storage device parameter optimization method in the gridfrequency based on, including adding an energy storage device and its controller in the regional FM model; the controller control effect factors determine the weight of the AHP method, get the fitness function of genetic algorithm; by optimizing the control parameters the optimal parameters are obtained; according to the adaptive function of optimization parameters selection, optimization of the individual; individual will optimize the delivery to the storage device, the storage device can control the output power. The AHP and GA storage device parameter optimization method in the gridfrequency using auxiliary storage device AGC based on frequency modulation, and effectively improve the performance of FM frequency is very good, can restrain the disturbance, reduce the system frequency deviation, shorten the adjustment time; and through the analytic hierarchy method and genetic algorithm tuning parameters it has high accuracy and flexibility.

【技术实现步骤摘要】
基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法
本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法。
技术介绍
电力系统中传统的调频装置对扰动的响应速度慢，具有不适合参与短周期调频的问题；储能装置具有响应速度快、跟踪精确以及能量双向流动等特点，能够有效地辅助传统的调频装置对扰动后的电网频率进行调整；因此，储能装置辅助参与电力系统调频对电网的安全稳定运行具有一定的实际价值。对于储能装置辅助参与调频的研究，目前采用将不同类型的储能装置应用于两区域系统参与辅助调频；其对比了不同类型储能装置辅助调频的特点，但忽略了实际工程应用中储能装置是由多个单体相互串并联构成的特点，应用性较弱。部分基于模糊控制对电池储能进行控制，辅助AGC进行调频，但使用的BESS模型是用一阶惯性环节来模拟的，没有考虑储能的荷电状态、容量等限制；利用时间绝对偏差乘积积分(ITAE)作为改进粒子群算法的适应度函数来整定储能系统的PI控制器参数，又存在ITAE准则判断因素单一，可能存在判断不精确的缺陷。目前的研究虽已注意到储能控制器的参数对控制效果具有一定影响，但其控制策略中选用的评价指标较为单一，未从系统整体性能出发评估各评价指标(如最大偏差幅值、稳态偏差、调节时间等)之间的权重关系，进而对储能控制器的控制参数进行优化。利用最大偏差幅值、稳态偏差、调节时间等指标构建遗传算法适应度函数可以使遗传算法优化储能装置控制参数的效果达到最佳，但是构建适应度函数的难点在于三者之间以及区域间的权重比例关系较为模糊且难以判断，往往需要人为去判定其权重大小，但人为判断又会由于不了解其中的复杂关系而导致主观判断出的权重大小前后矛盾。名词解析：AHP为层次分析法，GA为遗传算法。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法可使储能装置更好地辅助AGC进行动态调频，有效地降低电网扰动对电网频率的影响。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其包括：S1、在区域调频模型中加入储能装置及其控制器；S2、利用层次分析法对控制器影响控制效果的因素进行权重确定，得到适应度函数；影响控制效果的因素包括最大偏差幅值、稳态偏差和调节时间；S3、通过遗传算法优化控制参数，得到优化参数；S4、根据适应度函数对优化参数进行筛选，得到优化个体；S5、将优化个体输送至储能装置中，控制储能装置的输出功率。进一步地，S2的具体步骤为：通过层次分析法对最大偏差幅值、稳态偏差和调节时间的权值关系进行分析，得到总排序权值和准则层权值，并根据总排序权值和准则层权值构建所述适应度函数。进一步地，通过层次分析法确立权值关系的具体步骤为：S21、构建递阶层次结构模型；以系统稳定性为目标层，稳态偏差、调节时间和最大偏差幅值为准则层，区域1到区域n-1以及联络线为方案层，依次连接目标层、准则层和方案层；S22、构建各层次中的判断矩阵；对准则层的构建因子进行两两比较，建立成对比较矩阵，即每次取准则层中的两个因子xi和xj，以aij表示xi和xj对目标层影响的大小之比，其两两比较结果用矩阵A＝(aij)n×n表示；其中，A为判断矩阵；S23、层次单排序及其一致性检验；层次单排序的具体步骤为：对判断矩阵A对应于最大特征值λmax的特征向量W进行归一化处理，得到同一层次相应因素对于上一层次相应因素的排序权值；层次单排序的一致性检验具体步骤为：根据一致性指标计算公式计算单排序一致性指标，并根据单排序一致性指标计算出单排序一致性比例；当单排序一致性比例小于单排序一致性比例常数C0时，接收判断矩阵的单排序一致性，否则重新构建各层次中的判断矩阵；其中，C0为0.1；S24、层次总排序及其一致性检验；层次总排序的具体步骤为：设准则层包含α1，…，αm共m个因素，它们的层次总排序权重分别为a1，…，am；设方案层包含n个因素β1，…，βn，它们关于Aj的层次权重分别为b1j，…，bnj；当βi与αj无关联时，bij＝0；则β层中各因素关于总目标的权重，即为β层各因素的层次总排序权重b1，…，bn，即层次总排序的一致性检验具体步骤为：设β1层中与αj的成对比较判断矩阵在单排序中的单排序一致性指标为CI(j)，(j＝1，…m)，平均随机一致性指标为RI(j)，则β层总排序随机一致性比例为当CR<C0时，接收层次总排序的一致性，确立总排序权值和准则层权值，否则重新构建各层次中的判断矩阵。进一步地，一致性指标计算公式为：其中，CI为单排序一致性指标，λmax为判断矩阵A对应的最大特征值，n为区域个数。进一步地，单排序一致性比例的计算公式为：其中，CR为单排序一致性比例，CI为单排序一致性指标，RI为平均随机一致性指标。进一步地，适应度函数为：其中，ki为总排序权值，μi为最大偏差幅值权值，νi为稳态偏差权值，ωi为调节时间权值，Ai为最大偏差幅值，Bi为稳态偏差，Ci为调节时间，下标i为区域编号。进一步地，储能装置为电池储能装置。进一步地，区域调频模型为两区域互联电网的AGC数学模型；其中，区域1为火电机组，区域2位水电机组，区域1和区域2均集成有储能装置及其控制器。本专利技术的有益效果为：该基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法采用储能装置辅助AGC的调频方式，有效地改善了调频性能，可很好的抑制频率扰动，有效减小系统频率偏差，缩短调节时间；且通过层次分析法和遗传算法整定控制器参数，具有较高的准确性和灵活性，使储能装置更好地辅助AGC进行动态调频，有效地降低电网扰动对电网频率的影响；并通过仿真试验进行了验证，其准确性和灵活性要明显优于现有技术中采用ITAE作为目标函数的控制器参数整定方法。附图说明图1示意性的给出了基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法的电池储能装置的戴维南等效电路。图2示意性的给出了基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法的层次分析法流程图。图3示意性的给出了基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法的递阶层次结构模型图。图4为基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的区域1频率偏差量的仿真图。图5为基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的区域2频率偏差量的仿真图。图6为基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的联络线功率偏差量的仿真图。图7为基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的火电机组输出功率的仿真图。图8为基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的储能输出功率的仿真图。图9示意性的给出了现有技术中两区域的AGC数学模型。图10示意性的给出了确定最优参数的操作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一种实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。为简单起见，以下内容省略了该
技术人员所公知的技术常识。该基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法包括：S1、在区域调频模型中加入储能装置及其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其特征在于，包括：S1、在区域调频模型中加入储能装置及其控制器；S2、利用层次分析法对所述控制器影响控制效果的因素进行权重确定，得到适应度函数；所述影响控制效果的因素包括最大偏差幅值、稳态偏差和调节时间；S3、通过遗传算法优化控制参数，得到优化参数；S4、根据所述适应度函数对所述优化参数进行筛选，得到优化个体；S5、将所述优化个体输送至所述储能装置中，控制所述储能装置的输出功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其特征在于，包括：S1、在区域调频模型中加入储能装置及其控制器；S2、利用层次分析法对所述控制器影响控制效果的因素进行权重确定，得到适应度函数；所述影响控制效果的因素包括最大偏差幅值、稳态偏差和调节时间；S3、通过遗传算法优化控制参数，得到优化参数；S4、根据所述适应度函数对所述优化参数进行筛选，得到优化个体；S5、将所述优化个体输送至所述储能装置中，控制所述储能装置的输出功率。2.根据权利要求1所述的基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其特征在于，所述S2的具体步骤为：通过层次分析法对所述最大偏差幅值、稳态偏差和调节时间的权值关系进行分析，得到总排序权值和准则层权值，并根据所述总排序权值和准则层权值构建所述适应度函数。3.根据权利要求2所述的基于AHP和GA的储能装置参与电网调频的参数优化方法，其特征在于，通过层次分析法确立权值关系的具体步骤为：S21、构建递阶层次结构模型；以系统稳定性为目标层，稳态偏差、调节时间和最大偏差幅值为准则层，区域1到区域n-1以及联络线为方案层；依次连接所述目标层、准则层和方案层；S22、构建各层次中的判断矩阵；对准则层的构建因子进行两两比较，建立成对比较矩阵，即每次取准则层中的两个因子xi和xj，以aij表示xi和xj对所述目标层影响的大小之比，其两两比较结果用矩阵A＝(aij)n×n表示；其中，A为判断矩阵；S23、层次单排序及其一致性检验；所述层次单排序的具体步骤为：对判断矩阵A对应于最大特征值λmax的特征向量W进行归一化处理，得到同一层次相应因素对于上一层次相应因素的排序权值；所述层次单排序的一致性检验具体步骤为：根据一致性指标计算公式计算单排序一致性指标，并根据所述单排序一致性指标计算出单排序一致性比例；当单排序一致性比例小于单排序一致性比例常数C0时，接收判断矩阵的单排序一致性，否则重新构建各层次中的判断矩阵；其中，C0为0.1；S24、层次总排序及其一致性检验；所述层次总排序的具体步骤为：设准则层包含α1，…，αm共m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德林，雷杨，郭成，马宁宁，康积涛，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51