分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，包括以下步骤：步骤1，建立基于BESS集群荷电状态SOC的集群能量平衡反馈控制结构，并提出两种基于平均等值SOC的基点功率计算方法；步骤2，针对充放电损耗与电池老化建立BESS的服务成本模型，并基于市场机制，提出无需迭代的分布式控制方法，实现了控制目标在BESS集群内的实时最优分配。与现有技术相比，本发明专利技术将分布式BESS聚合起来参与电网AGC，既可以有效提高系统频率质量，又可使储能用户通过提供快速AGC服务而获得更高收益。

Coordinated control method of distributed energy storage in automatic generation control

The invention relates to a distributed storage in automatic generation control coordination control method, which comprises the following steps: 1, the establishment of the BESS cluster charged cluster energy balance state feedback control structure based on SOC, and puts forward two kinds of calculation method of equivalent average power point based on SOC; step 2, the loss and the battery charge and discharge the aging service cost model of BESS is built, and based on the market mechanism, this paper proposes a distributed control method without iteration, realizes the real-time optimal allocation in the BESS cluster control target. Compared with the existing technology, the invention integrates distributed BESS to participate in the power grid AGC, which can effectively improve the frequency quality of the system, and can also make the energy storage users obtain higher benefits by providing fast AGC service.

【技术实现步骤摘要】
分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法
本专利技术涉及一种分布式电池储能系统(BESS)，尤其是涉及一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法。
技术介绍
大规模可再生能源接入电网后，其高波动性增大了电网对于自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)爬坡率的需求[1,2]。如果仅依靠常规AGC机组，则会增大机组损耗，而且常规机组的响应时间接近1min[3]，难以响应快速AGC信号。而电池储能系统(batteryenergystoragesystem,BESS)具有ms级的响应速度且易于调度，在参与AGC方面具有巨大优势，例如，(1)在主电网中，美国联邦能源监管委员会(federalenergyregulatorycommission，FERC)在2011年颁布了755号法案，允许BESS参与调频市场并通过提供快速频率调整服务来获得高额补偿[4,5]；文献[4,6]研究了BESS参与AGC的容量需求及控制策略；(2)在离网型微电网中，BESS较之常规可控电源能够更好的维持微电网频率质量[1]。未来配电网和用户侧会存在大量分布式BESS。为了达到AG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立基于BESS集群荷电状态SOC的集群能量平衡反馈控制结构，并提出两种基于平均等值SOC的基点功率计算子方法；步骤2，针对充放电损耗与电池老化建立BESS的服务成本模型，并基于市场机制，提出无需迭代的分布式控制方法，实现了控制目标在BESS集群内的实时最优分配。

【技术特征摘要】
1.一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立基于BESS集群荷电状态SOC的集群能量平衡反馈控制结构，并提出两种基于平均等值SOC的基点功率计算子方法；步骤2，针对充放电损耗与电池老化建立BESS的服务成本模型，并基于市场机制，提出无需迭代的分布式控制方法，实现了控制目标在BESS集群内的实时最优分配。2.根据权利要求1所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中的集群能量平衡反馈控制结构包括BESS聚合器形成集群总充放电功率。3.根据权利要求2所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的BESS聚合器的总充放电功率具体包括：首先定义BESS集群在AGC控制周期t的等值SOC：式中，SOCt,i和Ei分别为BESSi的荷电状态和容量；进一步定义BESS集群在一个SOC反馈控制周期的平均等值SOC为：式中，Thour为每个SOC反馈控制周期所包含的AGC控制周期数，其中SOC反馈控制周期取为1h；由于RegD均值为0，故的下降趋势可反映BESS集群的充放电损耗，根据反馈控制结果，BESS聚合器每1h更新一次集群的基点功率PBbp，并将其附加于调频信号上，设PBcap为BESS聚合器日前上报的AGC容量，RegD已归一化，则BESS聚合器的总功率指令为：PB＝RegD*PBcap-PBbp式中，PB为正表示放电，反之表示充电。4.根据权利要求1所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的基于平均等值SOC的基点功率计算子方法具体为：BESS聚合器预先设置目标SOCexp，在每个SOC反馈控制周期利用比例积分PI控制计算基点功率PBbp，由于充放电损耗，高SOC情况下集群平均SOC会逐渐下降，因此PI控制只返回基点功率的正值部分，即在低SOC情况下补电。5.根据权利要求1所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述基于平均等值SOC的基点功率计算子方法具体如下：BESS集群聚合器基于上一SOC反馈周期计算相对储能可用充放电能量的百分比：其中SOCmax和SOCmin为SOC的上下限，根据集群在过去1h内SOC平均值占可用能量百分比选取基点功率，针对均值为0的控制信号，长期运行时的下降趋势反映集群的充放电损耗。6.根据权利要求1所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的步骤2)中的服务成本模型包括BESS的充放电损耗成本模型、BESS的老化成本模型和BESS的AGC服务成本模型。7.根据权利要求6所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的BESS的充放电损耗成本模型具体为：BESS的效率与充放电功率存在近似线性关系，先考虑充电问题，设BESS的充电效率ηcha为：ηcha＝αcha-βchaPcha式中，α、β为常数；P>0为BESS输入功率；上标cha表示充电，则充电时BESS内部功率Pbat＝Pcha×ηcha；设电网电价为ρ，AGC控制周期为ΔT，将BESS每周期的充电损耗成本Ccha,loss定义为：Ccha,loss＝ρPcha(1-ηcha)ΔT对于放电情况，设BESS放电效率ηdch为：ηdch＝αdch-βdchPdch式中，P>0为BESS输出功率；上标dch表示放电；则放电时BESS内部功率Pbat＝Pdch/ηdch，每周期的放电损耗成本Cdch,loss可定义为：Cdch,loss＝ρPdch(1/ηdch-1)ΔT第k+1个周期BESS的SOC的计算公式为：SOCk+1＝(1-α)SOCk±PbatΔT/E式中，E为BESS容量；α为自放电率，当控制周期很短时，可取α＝0，充电时取+号，放电时取-号。8.根据权利要求6所述的一种分布式储能参与自动发电控制的协调控制方法，其特征在于，所述的BESS的老化成本模型具体为：对于控制周期k，设其前后最近一次充放电状态变化分别发生在周期k-n和k+m，k-n～k+m区间对应一个充放电循环半周期，在该循环半周期内，定义控制周期j的放电深度DOD为：dj＝|SOCj-SOCk-n|,k-n≤j≤k+m则该循环半周期的DOD为dk+m；设是DOD为d时ESU的最大充放电循环次数，可拟合为d的幂函数形式：式中，为100％DOD下BESS的最大循环次数；kP为储能的特征常数；根据上式，本循环半周期等价的100％DO...

【专利技术属性】
技术研发人员：程亦直，张沛超，季珉杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31