一种飞轮储能阵列协调控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞轮储能阵列协调控制方法和系统，该方法包括：确定风电场功率波动时，飞轮储能阵列应输出的功率；建立飞轮储能阵列的一致性指标；确定飞轮储能阵列中各飞轮单体的运行约束条件和飞轮储能阵列的功率平衡约束条件；基于一致性指标和各飞轮单体的运行约束条件和功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算，直至各飞轮单体的一致性指标达到一致时，根据迭代后达到一致的一致性指标确定各飞轮单体的出力值，以实现飞轮储能阵列的协调控制。本发明专利技术不仅能够实现飞轮储能阵列协调控制，还能提高飞轮储能阵列协调控制可靠性和鲁棒性。鲁棒性。鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能阵列协调控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及储能阵列运行控制
，尤其涉及一种飞轮储能阵列协调控制方法和系统。

技术介绍

[0002]新能源出力具有随机性和波动性的特点，为提高电网的供电可靠性，配置储能是一种有效手段，大容量储能装置的应用对电网的安全稳定运行具有重要作用。相较于传统化学储能，飞轮储能具有无污染、功率密度高、使用寿命长、循环次数高等优点。但受材料、技术的限制，飞轮储能单体的容量较小，通常采用多个飞轮单体并联组成飞轮储能阵列系统，扩大飞轮储能系统的容量。同时，飞轮储能阵列需要通过合理的功率分配策略对阵列中各个单体的输出功率进行分配，从而提高系统性能。
[0003]飞轮储能阵列协调控制方法是飞轮储能阵列并网运行的关键，是飞轮储能阵列参与电网功率及频率调节的前提。传统集中式控制方式需要能够访问整个阵列系统状态的中央控制器，获取阵列中各个飞轮储能单体的数量和运行状态。一旦通讯线路断开，将影响整个飞轮储能阵列的求解结果，所以传统的集中式控制策略可靠性和鲁棒性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种飞轮储能阵列协调控制方法，该方法不仅能够实现飞轮储能阵列协调控制，还能提高飞轮储能阵列协调控制可靠性和鲁棒性。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供一种飞轮储能阵列协调控制系统。
[0006]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种飞轮储能阵列协调控制方法，包括：
[0008]步骤S1：确定风电场功率波动时，飞轮储能阵列应输出的功率；
[0009]步骤S2：建立所述飞轮储能阵列的一致性指标；
[0010]步骤S3：确定所述飞轮储能阵列中各飞轮单体的运行约束条件，并根据所述飞轮储能阵列应输出的功率确定所述飞轮储能阵列的功率平衡约束条件；
[0011]步骤S4：基于所述一致性指标和各飞轮单体的所述运行约束条件和所述功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算，直至各飞轮单体的所述一致性指标达到一致时，根据迭代后达到一致的所述一致性指标确定各飞轮单体的出力值，以实现所述飞轮储能阵列的协调控制。
[0012]可选的，所述步骤S1中，所述飞轮储能阵列应输出的功率为风电场参考功率和实际输出功率的差值。
[0013]可选的，所述一致性指标为比例因子，所述比例因子为各飞轮单体的充放电量与各自的充放电裕量的比值。
[0014]可选的，所述运行约束条件包括各飞轮单体的充放电功率约束条件和荷电状态约
束条件，所述充放电功率约束条件为各飞轮单体的充放电功率满足充放电功率上下限，所述荷电状态约束条件为各飞轮单体的荷电状态满足荷电状态上下限。
[0015]可选的，所述功率平衡约束条件为风电场的波动功率与所述飞轮储能阵列需要调节的总功率相平衡。
[0016]可选的，在所述步骤S4之前，还包括：
[0017]确定所述飞轮储能阵列中各飞轮单体之间的通讯关系，以便根据所述通讯关系建立飞轮单体间的邻接矩阵，其中，多个飞轮单体中的第一个飞轮单体与电网交流母线连接，以使所述飞轮储能阵列通过第一个飞轮单体获取风电场波动功率信息。
[0018]可选的，所述步骤S4中基于所述一致性指标和各飞轮单体的所述运行约束条件和所述功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算的步骤，包括：
[0019]步骤S41：基于所述邻接矩阵的通讯关系，各飞轮单体间交互所述比例因子，并进行迭代运算，得到各飞轮单体当前次迭代后的比例因子；
[0020]步骤S42：判断各飞轮单体当前次迭代是否满足相应的所述运行约束条件和所述功率平衡约束条件，其中，在不满足约束条件时，再次根据约束条件计算各飞轮单体当前次迭代后的比例因子，以及在满足约束条件时，确认各飞轮单体当前次迭代后的比例因子；
[0021]步骤S43：确定风电场功率波动时的总需求功率与各飞轮单体响应功率总和之间的差值；
[0022]步骤S44：判断所述差值是否小于预设值，并在所述差值小于所述预设值时，结束迭代过程，各飞轮单体的所述比例因子达到一致。
[0023]为达到上述目的，本专利技术第二方面提供了一种飞轮储能阵列协调控制系统，包括：
[0024]确定模块，用于确定风电场功率波动时，飞轮储能阵列应输出的功率，以及所述飞轮储能阵列中各飞轮单体的运行约束条件和所述飞轮储能阵列的功率平衡约束条件；
[0025]建立模块，用于建立所述飞轮储能阵列的一致性指标；
[0026]运算模块，用于基于所述一致性指标和各飞轮单体的所述运行约束条件和所述功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算，直至各飞轮单体的所述一致性指标达到一致时，根据迭代后达到一致的所述一致性指标确定各飞轮单体的出力值，以实现所述飞轮储能阵列的协调控制。
[0027]本专利技术至少具有以下技术效果：
[0028]本专利技术通过建立飞轮储能阵列的一致性指标，并确定飞轮储能阵列中各飞轮单体的运行约束条件和飞轮储能阵列的功率平衡约束条件，然后基于一致性指标和各飞轮单体的运行约束条件和功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算，直至各飞轮单体的一致性指标达到一致时，根据迭代后达到一致的一致性指标即可确定各飞轮单体的出力值，从而可实现飞轮储能阵列的协调控制，由此本专利技术提供了一种能够实现飞轮储能阵列的协调控制的具体方式；另外，本专利技术的飞轮储能阵列协调控制策略只需要与电网交流母线连接的一个飞轮单体接收风电场传递的总功率需求信息，即可实现对风电场波动功率的平抑，所需通讯量少，由此相应系统对于通讯故障鲁棒性较高，并且在插即用等方面具备较高的灵活性；以及，本专利技术中各个飞轮单体之间仅依靠与相邻节点间的信息传递，即可自适应更新自身的响应量，对通讯要求低，系统可靠性高，更适用于飞轮储能阵列单体之间的运行与控制。
[0029]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例的飞轮储能阵列协调控制方法的流程图。
[0031]图2为本专利技术实施例的含飞轮储能阵列的风电场并网拓扑结构示意图。
[0032]图3为本专利技术实施例的轮储能阵列系统通讯架构示意图。
[0033]图4为本专利技术实施例的一致性算法迭代运算方法流程图。
[0034]图5为本专利技术实施例的5个周期内风电场实际输出功率与参考功率的差值示意图。
[0035]图6为本专利技术实施例的5个周期内的一致性迭代计算时间示意图。
[0036]图7为本专利技术实施例的5个飞轮单体在5个功率控制周期内的出力曲线示意图。
[0037]图8为本专利技术实施例的5个飞轮单体在5个功率控制周期内的荷电状态变化曲线示意图。
[0038]图9为本专利技术实施例的飞轮储能阵列协调控制系统的结构框图。
具体实施方式
[0039]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，包括：步骤S1：确定风电场功率波动时，飞轮储能阵列应输出的功率；步骤S2：建立所述飞轮储能阵列的一致性指标；步骤S3：确定所述飞轮储能阵列中各飞轮单体的运行约束条件，并根据所述飞轮储能阵列应输出的功率确定所述飞轮储能阵列的功率平衡约束条件；步骤S4：基于所述一致性指标和各飞轮单体的所述运行约束条件和所述功率平衡约束条件进行一致性算法迭代运算，直至各飞轮单体的所述一致性指标达到一致时，根据迭代后达到一致的所述一致性指标确定各飞轮单体的出力值，以实现所述飞轮储能阵列的协调控制。2.如权利要求1所述的飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述飞轮储能阵列应输出的功率为风电场参考功率和实际输出功率的差值。3.如权利要求1所述的飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，所述一致性指标为比例因子，所述比例因子为各飞轮单体的充放电量与各自的充放电裕量的比值。4.如权利要求1所述的飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，所述运行约束条件包括各飞轮单体的充放电功率约束条件和荷电状态约束条件，所述充放电功率约束条件为各飞轮单体的充放电功率满足充放电功率上下限，所述荷电状态约束条件为各飞轮单体的荷电状态满足荷电状态上下限。5.如权利要求1所述的飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，所述功率平衡约束条件为风电场的波动功率与所述飞轮储能阵列需要调节的总功率相平衡。6.如权利要求3所述的飞轮储能阵列协调控制方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，还包括：确定所述飞轮储能阵列中各飞轮单体之间的通讯关系，以便根据所述通讯关系建立飞轮单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚良忠，王晶晶，廖思阳，徐箭，柯德平，毛蓓琳，喻恒凝，尹德强，王俊，谢波，于鸿雁，
申请(专利权)人：中海油新能源二连浩特风电有限公司，
类型：发明
国别省市：