【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法
[0001]本专利技术涉及分布式电源维持电网稳定运行的协调控制领域，尤其是涉及一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法。
技术介绍
[0002]分布式电池储能技术具备双向调节能力、响应速度快等优点，比传统的调频调压手段更加高效。
[0003]随着电力系统中新能源渗透率的不断提高，电力系统惯量下降，导致系统电压及频率发生大幅波动，甚至可能危及传统机组及主网安全运行。在分布式电池储能系统(BESS)参与跨区电网电压和频率调节的传统控制策略中，存在计算量集中、响应时间较慢，分布式电池储能系统配合不充分等问题。因此，设计用于分布式电池储能系统中提高跨区域电网电压及频率稳定的快速分层协调控制策略变得越来越重要。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，首先构建用于分布式电池储能系统中的实时快速分层协调控制架构，其次设计分层协调控制器框架中的物理控制层级以及逻辑控制层级，最后提出基于分布式电池储能系统提高跨区域电网电压及频率稳定的快速分层协调控制策略。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、构建用于分布式电池储能系统的实时快速分层协调控制架构，所述控制架构包含两个并行工作的控制层级：逻辑控制层级和物理控制层级；>[0008]S2、设计逻辑控制层级和物理控制层级，所述逻辑控制层级含有4个分层结构，分层结构包括第一分层结构、第二分层结构、第三分层结构和第四分层结构，第一分层结构包括中央控制器，第二分层结构包括线性二次高斯控制器，第三分层结构包括聚合器，第四分层结构包括同步相量测量装置、分布式电池储能系统和区域电网；
[0009]S3、根据分布式电池储能系统的实时快速分层协调控制架构，提出基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制策略，分布式电池储能系统基于控制策略向发生故障的电网注入补偿的有功功率和无功功率；
[0010]其中，每个分布式电池储能系统注入的有功功率的表达式为：
[0011][0012]其中，表示分布式电池储能系统注入的有功功率的大小，表示线性二次高斯控制器针对第k个电网区域估算出的所需最优有功功率，α
i
是根据储能电池的化学性质和功率转换器的工作极限所确定的加权重系数，为每个分布式电池储能系统的最大容量，SOC
i
为每个分布式电池储能系统的电荷状态，i表示第i个分布式电池储能系统。
[0013]进一步地，每个分布式电池储能系统注入的无功功率的表达式为：
[0014][0015]其中，表示分布式电池储能系统的最大无功容量，表示分布式电池储能系统注入的无功功率的大小，表示线性二次高斯控制器针对第k个区域估算出的所需最优无功功率，表示线性二次高斯控制器针对第k个电网区域估算出的所需最优有功功率，为每个分布式电池储能系统的最大容量，i表示第i个分布式电池储能系统。
[0016]进一步地，分布式电池储能系统基于控制策略向发生故障的电网注入补偿的有功功率和无功功率具体为：
[0017]通过逻辑控制层级中的同步相量测量装置收集输电网电压幅值和频率的实时数据，并逐层次传递给聚合器、线性二次高斯控制器和中央控制器；
[0018]中央控制器预设电网电压、频率的限定值和目标值，中央控制器将电网电压、频率的限定值和目标值传递给线性二次高斯控制器，并向聚合器发送二进制启动命令；
[0019]线性二次高斯控制器将电网电压幅值和频率的实时数据和电网电压、频率的限定值和目标值进行对比，若存在功率缺额，则计算该事故区域所需补偿的有功功率和无功功率；
[0020]聚合器向每个区域的分布式电池储能系统发送执行命令，分布式电池储能系统基于执行命令中的控制策略向发生故障的电网注入补偿的有功功率和无功功率。
[0021]进一步地，聚合器向每个区域的分布式电池储能系统发送执行命令具体为：
[0022]聚合器结合二次高斯控制器的计算的该事故区域所需补偿的有功功率和无功功率以及每个分布式电池储能系统的容量约束，制定有功功率和无功功率的注入命令，将有功功率和无功功率的注入命令作为执行命令中的控制策略，将执行命令发送给每个区域的分布式电池储能系统。
[0023]进一步地，控制策略执行过程中，聚合器通过每个分布式电池储能系统的最大容量和电荷状态平衡每个区域的分布式电池储能系统容量。
[0024]进一步地，控制策略执行过程中，优先向电荷状态处于最佳水平的分布式电池储能系统请求功率。
[0025]进一步地，所述电网电压的限定值和目标值设定为1pu。
[0026]进一步地，所述频率的限定值和目标值设定为50Hz。
[0027]进一步地，基于Bellman原理计算该事故区域所需补偿的有功功率和无功功率。
[0028]进一步地，执行基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制策略时，当事故区
域中的分布式电池储能系统无法补偿区域内的功率缺额时，激活安装在相邻区域即下一物理层级中的分布式电池储能系统，通过下一物理层级中分布式电池储能系统的功率注入补偿事故区域的功率缺额。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030](1)本专利技术通过安装在不同地理位置的多个分布式电池储能系统合作协调共同实现电网电压和频率的快速调节，将控制架构的计算内容分布在框架中的多个分层结构中，减少通信延迟和计算负担并优化分布式电池储能系统的电池利用率。
[0031](2)本专利技术的控制策略可减少传统中央控制器的计算负担和时间延迟，以极快的响应时间向网络注入功率，为传输网络提供同步的电压和频率支持，缓解传统总控制器的计算负担，降低发生故障的风险，并提高跨区网络控制方案的可实施性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的流程图；
[0033]图2为本专利技术的逻辑控制层级结构图；
[0034]图3为本专利技术的物理控制层级的控制策略执行图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0036]本专利技术提供一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，方法的流程图如图1所示。方法包括以下步骤：
[0037]S1、构建用于分布式电池储能系统的实时快速分层协调控制架构，控制架构包含两个并行工作的控制层级：逻辑控制层级和物理控制层级。
[0038]S2、设计逻辑控制层级和物理控制层级，逻辑控制层级含有4个分层结构，分层结构包括第一分层结构、第二分层结构、第三分层结构和第四分层结构，第一分层结构包括中央控制器，第二分层结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建用于分布式电池储能系统的实时快速分层协调控制架构，所述控制架构包含两个并行工作的控制层级：逻辑控制层级和物理控制层级；S2、设计逻辑控制层级和物理控制层级，所述逻辑控制层级含有4个分层结构，分层结构包括第一分层结构、第二分层结构、第三分层结构和第四分层结构，第一分层结构包括中央控制器，第二分层结构包括线性二次高斯控制器，第三分层结构包括聚合器，第四分层结构包括同步相量测量装置、分布式电池储能系统和区域电网；S3、根据分布式电池储能系统的实时快速分层协调控制架构，提出基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制策略，分布式电池储能系统基于控制策略向发生故障的电网注入补偿的有功功率和无功功率；其中，每个分布式电池储能系统注入的有功功率的表达式为：其中，P
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表示分布式电池储能系统注入的有功功率的大小，表示线性二次高斯控制器针对第k个电网区域估算出的所需最优有功功率，α
i
是根据储能电池的化学性质和功率转换器的工作极限所确定的加权重系数，为每个分布式电池储能系统的最大容量，SOC
i
为每个分布式电池储能系统的电荷状态，i表示第i个分布式电池储能系统。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，其特征在于，每个分布式电池储能系统注入的无功功率的表达式为：其中，表示分布式电池储能系统的最大无功容量，表示分布式电池储能系统注入的无功功率的大小，表示线性二次高斯控制器针对第k个区域估算出的所需最优无功功率，表示线性二次高斯控制器针对第k个电网区域估算出的所需最优有功功率，为每个分布式电池储能系统的最大容量，i表示第i个分布式电池储能系统。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式电池储能系统的快速分层协调控制方法，其特征在于，分布式电池储能系统基于控制策略向发生故障的电网注入补偿的有功功率和无功功率具体为：通过逻辑控制层级中的同步相量测量装置收集输电网电压幅值和频率的实时数据，并逐层次传递给聚合器、线性二次高斯控制器和中央控制器；中央控制器预设电网电压、频率的限定值和目标值，中...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄阮明，李灏恩，王晓晖，费斐，阮映琴，凌静雯，边晓燕，欧鉴贤，戚宇辰，姜雨萌，王诗皓，宋天立，华晟辉，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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