一种基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法技术方案

一种基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，属微电网的控制领域。建立包含光伏发电、储能发电与负荷的微网模型；采用虚拟同步发电机技术与深度强化技术对储能电池的输出特性展开控制，维持微网频率的稳定；针对虚拟同步发电机中虚拟调速器模块，采用深度强化学习中深度确定策略梯度算法设计虚拟调速器，选择合适的神经网络与奖励函数训练生成虚拟调速器，实现对虚拟同步发电机的改进。其对储能并网逆变器选择深度强化学习算法中深度确定性策略梯度算法，构建四个神经网络，使控制器可以满足微网中连续功率补偿的需要，且降低了维数灾难，使其能够应对光储微网中分布式电源出力波动与负荷变化的复杂工况。适用于光储微网的运行及管理领域。微网的运行及管理领域。微网的运行及管理领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法


[0001]本专利技术属于微电网频率控制领域，尤其涉及一种用于电池储能系统的频率控制方法。

技术介绍

[0002]为了社会可持续发展与保护环境，新能源发电成为电力产业的发展重点，然而分布式电源出力的不确定性极大影响了其大规模使用。
[0003]微网作为一种解决方式被提出，如何维护微网频率的稳定是研究重点。
[0004]申请公布日为2018年2月2日，申请公布号为CN 107658899 A的专利技术专利申请，公开了“一种风光柴微网频率协调控制方法”，其通过调整光伏直流母线电压参考值让光伏发电机组预留部分有功备用，并且在光伏MPPT模块中引入微网频率偏差信号使得光伏能响应微网频率变化参与调频。同时考虑到光伏，风机出力由于受外界环境变化受影响较大，所以光伏、风机协调参与调频可以实现互补使得调频效果更加稳定。并据此设计了控制策略，使得光伏潜在调频能力得到了发挥。克服现有微网频率控制方法忽略了光伏微源自身频率支撑能力，同时为了使得光伏发电机组能够在不依靠储能设备前提下，像同步机一样充分发挥其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是包括以下步骤：步骤1：在matlab/simulink环境中建立包含光伏发电、储能发电与负荷的微网模型；步骤2：采用虚拟同步发电机技术与深度强化技术对储能电池的输出展开控制，维持微网频率的稳定；步骤3：针对虚拟同步发电机中虚拟调速器模块，采用深度强化学习中深度确定策略梯度算法设计虚拟调速器，选择合适的神经网络与奖励函数训练生成虚拟调速器，实现对虚拟同步发电机的改进；所述的电池储能系统控制方法，采用深度强化学习控制技术与虚拟同步发电机控制技术，对储能并网逆变器内部结构加以改进，选择深度强化学习算法中深度确定性策略梯度算法，构建四个神经网络，使控制器可以满足微网中连续功率补偿的需要，且降低了维数灾难，使其可以应对光储微网中分布式电源出力波动与负荷变化的复杂工况。2.按照权利要求1所述的基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是在步骤1中首先建立包含光伏发电系统、电池储能系统与负荷的微网模型；在微网模型中，光伏发电系统与电池储能系统分别采用不同的逆变器并入电网中；光伏发电系统采用最大功率追踪控制以最大化输出清洁能源，并网逆变器采用恒功率控制，光伏发电系统以等效电流源的形式并入电网，可以采用受控电流源进行代替；电池储能系统的并网逆变器采用虚拟同步发电机控制；当与外网连接开关断开时，微网处于离网状态，此时电池储能系统负责维护微网母线频率的稳定。3.按照权利要求1所述的基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是步骤2针对微网在离网运行时需要为负荷提供较好的电能质量，采用虚拟同步发电机技术与深度强化技术对储能电池的输出展开控制，维持微网频率的稳定。4.按照权利要求1所述的基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是根据步骤1搭建的模型，对储能电池的并网逆变器采用虚拟同步发电机控制，其中虚拟调速器根据实测频率fg与额定频率fN生成对应的有功功率补偿Pm，调速器中控制器采用传统PI控制器，采用在线学习经验回放的深度强化学习方式，训练得到的控制器能够更好的适应更为复杂的微网。5.按照权利要求1所述的基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是在步骤2中选择实测频率f
g
、实测频率与参考频率误差e与频率误差的积分值∫e作为状态观察量，选择有功功率补偿ΔP
bat
为动作变量：s＝(f
g
,e,∫e,SOC)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)a＝(ΔP
bat
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中：s为状态空间集合；a为动作空间集合；采用DDPG算法进行控制器的设计训练，DDPG算法有两个动作网络，分别是动作当前网络与动作目标网络，参数为θ与θ
’
,还有两个评价网络，分别是评价当前网络与评价目标网络，参数为ω与ω
’
；动作当前网络根据当前环境信息产生动作，动作目标网络根据下一时刻的环境信息得到下一时刻的动作，评价当前网络计算在当前环境下采取动作的价值，评价目标网络得到下一时刻环境信息采取下一时刻动作的价值。6.按照权利要求1所述的基于改进虚拟同步机的电池储能系统控制方法，其特征是步
骤2中DDPG算法评价当前网络参数ω通过如下(3)式梯度反向传播进行更新：式中：m为采样数量，y
j
是j样本的目标价值，Q(s
j
,a
j
,ω)是评价当前网络关于j样本的输出值，s
j
为j样本当前时刻状态空间，a
j
为j样本当前时刻动作空间；目标价值y
j
确定，由如下(4)式计算：y＝r+γQ'(s
j
',a
j
',ω')
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：r为j样本中当前时刻的回报值，γ为折扣因子，Q'(s
j
’
,a
j
’
,ω')下一时刻Critic目标网络的输出值，s
j
’

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冰雁，肖金星，叶影，孙俭，陈云峰，杨军，谢黎龙，郭磊，陈龙，汤衡，刘杨名，沈杰士，李勇汇，张宇威，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：