模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法及装置，能够使蓄电池处于稳定可控的充放电状态，平抑蓄电池能量波动，使蓄电池充放电特性趋于一致，减小能量冲击幅度，提高蓄电池寿命、供电质量和供电可靠性，便于系统维护，并降低模块化微电网的运行和维护成本。该方法包括：代理通信节点通过稀疏通信网络交互充放电功率信息；以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致。

【技术实现步骤摘要】
模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法及装置
本专利技术涉及微电网
，尤其涉及一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法及装置。
技术介绍
微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。由于传统的微电网具有公共总线和层次控制结构，对微电网的结构和容量扩展非常复杂和昂贵。模块化微电网由三端口变流器、蓄电池、负荷、风光发电单元以及备用柴油发电机组成。模块化微电网便于扩容，且通过运行控制和能量管理等，可以实现模块独立运行或互联运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来不利影响，最大限度地利用可再生能源电源出力，提高供电可靠性和电能质量，实现了从传统的柴油发电系统到清洁能源发电系统的转变。从国家能源战略规划、社会行业发展和电网企业发展来看，模块化微电网技术将面临发展机遇和挑战，未来孤岛上的负荷也逐渐增加，而蓄电池储能系统是微电网的薄弱环节，蓄电池寿命直接影响微电网的收益，则蓄电池组能量管理系统不宜采取传统电网的集中通讯管理方式，因此分布式储能在工程应用和海岛推广意义上具有很大的价值。分布式储能可以用于解决分布式电源接入和负荷快速增长给电力系统的运行于规划带来的问题与挑战。然而，现有的模块化微电网在互联运行时，各模内的蓄电池处于不同的充放电状态，能量波动和冲击幅度大，不仅会缩短蓄电池寿命较，还会降低电能质量和供电可靠性，并导致系统维护和运行成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法及装置，能够使蓄电池处于稳定可控的充放电状态，平抑蓄电池能量波动，使蓄电池充放电特性趋于一致，减小能量冲击幅度，提高蓄电池寿命、供电质量和供电可靠性，便于系统维护，并降低模块化微电网的运行和维护成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法，其包括：代理通信节点通过稀疏通信网络交互充放电功率信息；以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致。优选的，所述方法进一步包括：功率松弛模块中的代理通信节点非功率松弛模块中的代理通信节点发送功率松弛模块的蓄电池充放电功率信息；相邻的非功率松弛模块中的代理通信节点之间相互发送其所属模块的蓄电池充放电功率信息。优选的，所述方法包括：以充放电功率信息中包括的蓄电池功率为一致性变量，根据式PEi(kT+t)＝PEi(kT)+Tui(kT)来设置在时刻t时第i个非功率松弛模块与模块化微电网的交互功率PEi(t)；其中，k为离散指数(取值为0,1,2,3...)，i＝1,2,3...n，n为模块的数量；其中，PBat0为功率松弛节点所在模块的蓄电池充放电功率，PBati和PBatj为非功率松弛节点i、j所在模块的蓄电池充放电功率；m为非负整数，T为稀疏通信网络采样周期，ε∈(0，T)，并令稀疏通信网络采样时延τ＝mT+ε，且τ>0；bi为功率松弛节点与第i个非功率松弛节点的功率加权邻接系数，aij为第i个非功率松弛节点与第j个非功率松弛节点之间的功率加权邻接系数，若两个模块之间无功率信息交互，则aij为0，若两个蓄电池之间有功率信息交互，则aij＞0。优选的，所述方法包括：根据使方程：的所有特征根都落在单位圆内的解来设置稀疏通信网络采样周期T和稀疏通信网络采样时延τ，从而实现多个模块的蓄电池充放电功率的有界一致性跟踪；其中，H为稀疏通信网络的Hermite矩阵，λi为功率通信网络的Hermite矩阵的特征值。优选的，所述方法包括：当m＝0，即稀疏通信网络采样时延少于一个稀疏通信网络采样周期，根据第一条件公式：来设置稀疏通信网络采样周期T和稀疏通信网络采样时延τ。优选的，所述方法包括：当m＝1，即稀疏通信网络采样时延大于一个采样周期，根据第二条件公式：来设置稀疏通信网络采样周期T和稀疏通信网络采样时延τ。优选的，所述第一条件公式为优选的，所述第二条件公式为优选的，所述功率松弛节点与非功率松弛节点组成无向网络拓扑图，功率松弛节点为全局可达节点；其中，Hermite矩阵H＝B+L为正定矩阵，矩阵H的最小特征值λmin(H)>0，B为功率松弛节点与非功率松弛节点的邻接矩阵，B＝diag(b1，b2，…，bi)，L为非功率松弛节点的Laplacian矩阵，一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的装置，其包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：基于来自稀疏通信网络的模块充放电功率信息，以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致，减少对蓄电池冲击，提高蓄电池寿命，同时也提高了供电可靠性；模块独立或联网运行时均具有统一的控制框架，平滑切换，电能质量好。模块化结构可以因地制宜开展建设，扩容简单，提高微电网的性价比。附图说明图1是根据本专利技术实施例的模块化微电网中的模块结构示意图。图2是根据本专利技术实施例的三端口变流器的结构示意图。图3是根据本专利技术实施例的模块化微电网能量关系示意图。图4是根据本专利技术实施例的稀疏通信网络的结构示意图。图5～9是根据本专利技术实施例进行实验建模的算例分析结果。图10是根据本专利技术实施例的模块化微电网储能功率一致性采样控制的装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，以使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据本专利技术实施例的模块化微电网包括多个模块和设置在每个模块中的代理通信节点以形成稀疏通信网络；代理通信节点用于通过稀疏通信网络交互充放电功率信息，并以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，在离散时间根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致。图1示出了根据本专利技术实施例的模块化微电网中的模块结构示意图。模块化微电网中可以包括多个如图1所示的模块，从而方便地通过增加模块数量来进行扩容。其中，每个模块100包括柴油发电机1、蓄电池2、风力发电机3、光伏发电机4、以及负荷5中的一者或者多者，且每一种组成单元可设置为组的形式，例如发电机组和蓄电池组等。柴油发电机1作为后备电源，可根据实际需要选择性地设置在一个模块或多个模块中。每个模块100构成独立的电源区域，模块内的交流电压为361V～418V(图中示出为400V)；其中，柴油发电机1和负荷5连接至现有的配电网络21，蓄电池2通过三端口变流器6连接至配电网络21，风力发电机3通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法，其特征在于，所述方法包括：代理通信节点通过稀疏通信网络交互充放电功率信息；以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致。

【技术特征摘要】
1.一种模块化微电网储能功率一致性采样控制的方法，其特征在于，所述方法包括：代理通信节点通过稀疏通信网络交互充放电功率信息；以模块化微电网中各模块内各组成单元之间的能量守恒关系和模块之间的功率交换能量守恒关系为约束条件，根据获取的功率信息来设置模块与模块化微电网的交互功率以使模块化微电网中多个模块的蓄电池充放电功率分别趋于一致。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：功率松弛模块中的代理通信节点非功率松弛模块中的代理通信节点发送功率松弛模块的蓄电池充放电功率信息；相邻的非功率松弛模块中的代理通信节点之间相互发送其所属模块的蓄电池充放电功率信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：以充放电功率信息中包括的蓄电池功率为一致性变量，根据式PEi(kT+t)＝PEi(kT)+Tui(kT)来设置在时刻t时第i个非功率松弛模块与模块化微电网的交互功率PEi(t)；其中，k为离散指数(取值为0,1,2,3...)，i＝1,2,3...n，n为模块的数量；其中，PBat0为功率松弛节点所在模块的蓄电池充放电功率，PBati和PBatj为非功率松弛节点i、j所在模块的蓄电池充放电功率；m为非负整数，T为稀疏通信网络采样周期，ε∈(0，T)，并令稀疏通信网络采样时延τ＝mT+ε，且τ>0；bi为功率松弛节点与第i个非功率松弛节点的功率加权邻接系数，aij为第i个非功率松弛节点与第j个非功率松弛节点之间的功率加权邻接系数，若两个模块之间无功率信息交互，则aij为0，若两个蓄电池之间有功率信息交互，则aij＞0。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，张先勇，黄耀宏，肖蕾，张绪红，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44