一种多储能直流配电网协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多储能直流配电网协调控制方法及系统，根据所述各能量单元的母线电压，利用电压预测模型得到电压补偿量，根据所述储能单元中直流

【技术实现步骤摘要】
一种多储能直流配电网协调控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电控制
，特别是涉及一种基于模型预测控制的多储能直流配电网协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]作为实现碳排放量减少的主要途径之一，以风电和光伏为主的可再生能源发电技术得到了广泛重视。相较于供电可靠性受分布式发电系统并网影响较大的传统交流配电网而言，直流配电网以其低损耗的特点在直流负荷需求量不断增长的今天占据了愈发重要的地位。
[0003]在含多个储能单元的直流配电网中，由于线路阻抗的存在，下垂控制无法兼顾合理分配各单元输出功率和减小母线电压稳态偏差。二次控制通常包含电压控制环节和功率分配环节，能够解决此类问题，其根据通讯方式的不同可以分为集中式、分散式和分布式控制。分布式二次控制结合了集中式和分散式控制的优势，能够通过相邻单元的信息交互进行就地控制，是一种应用广泛的协同控制手段。
[0004]目前在分布式二次控制方面应用最广泛的是一致性算法。杨丘帆等人在中国电机工程学报，2020,40(12):3919
‑
3928.“基于一致性算法的直流微电网多组光储单元分布式控制方法”中提出一种基于一致性算法的优化补偿法，通过计算电压和功率环节所对应的纵截距补偿量来对下垂曲线进行二次调整，在保证光储单元功率分配合理性的基础上解决了电压控制环节中控制器初值和通信时延影响控制效果的问题。但控制中采用了大量PI控制器，系统瞬态特性有待提高，而且在系统拓扑结构发生变化时控制器的性能还需要进一步的研究。李得民等人在电力系统自动化，2019,43(10):60
‑
67.“基于模型预测控制的孤岛微电网二次调节策略”中提出一种基于模型预测控制的电压和频率二次控制方法，但其集中式通讯结构对系统通信要求较高。
[0005]因此，需要提出一种解决传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题的新方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于模型预测控制的多储能直流配电网协调控制方法及系统，通过预测模型的滚动优化和目标函数最小化得到最优电压和功率补偿量，解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题，有利于直流配电网的安全稳定运行。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种多储能直流配电网协调控制方法，所述控制方法包括：
[0009]获取各能量单元的母线电压、储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流、各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息；
[0010]根据所述各能量单元的母线电压，利用电压预测模型得到电压补偿量；
[0011]根据所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流和各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息，利用电流模型得到电流补偿量；
[0012]根据所述电压补偿量和所述电流补偿量，利用占空比调节模型得到占空比，通过PWM调制得到开关信号对储能单元母线电压和输出功率进行控制。
[0013]可选的，所述电压预测模型为：
[0014][0015][0016]其中，v
dci
(k)为所述各能量单元的母线电压，v
dci
(k+1)为下一时刻母线电压预测值；Δv
si
(k)为二次电压控制环节输出的电压补偿量；η
i
预测系数；N为微网系统中能量单元的数量；a
ij
为通讯系数，当第i个能量单元和第j个能量单元间有直接通信通道时，a
ij
＝1，否则为0；
[0017]J
v
(k)为所述电压预测模型的约束函数，w1为电压权重系数，v
ref
为母线电压参考值，所述目标函数的最小化对应所述电压补偿量。
[0018]可选的，所述电流预测模型为：
[0019][0020][0021]其中，i
dci
(k)为所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流，i
dci
(k+1)为下一时刻储能单元输出电流的预测值，Δi
si
(k)为电流补偿量，λ
i
为电流预测系数；SOC
i
(k)为各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息，SOC
i
(k+1)为下一时刻电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息；
[0022]J
p
(k)为所述电流预测模型的约束函数，w2为电流权重系数。
[0023]可选的，所述电压权重系数和所述电流权重系数均为0.1。
[0024]可选的，所述占空比调节模型为：
[0025][0026]其中，k
di
为下垂系数，i
di
(k)为一次控制输出电流，i
ref*
(k)为电压外环控制输出的电流参考值。
[0027]一种多储能直流配电网协调控制系统，所述控制系统包括：
[0028]数据获取模块，用于获取各能量单元的母线电压、储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流、各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息；
[0029]电压预测模块，用于根据所述各能量单元的母线电压，利用电压预测模型得到电压补偿量；
[0030]电流预测模块，用于根据所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流和各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息，利用电流模型得到电流补偿量；
[0031]占空比调节模块，用于根据所述电压补偿量和所述电流补偿量，利用占空比调节模型得到占空比，通过PWM调制得到开关信号对储能单元母线电压和输出功率进行控制。
[0032]可选的，所述电压预测模型为：
[0033][0034][0035]其中，v
dci
(k)为所述各能量单元的母线电压，v
dci
(k+1)为下一时刻母线电压预测值；Δv
si
(k)为二次电压控制环节输出的电压补偿量；η
i
预测系数；N为微网系统中能量单元的数量；a
ij
为通讯系数，当第i个能量单元和第j个能量单元间有直接通信通道时，a
ij
＝1，否则为0；
[0036]J
v
(k)为所述电压预测模型的约束函数，w1为电压权重系数，v
ref
为母线电压参考值，所述目标函数的最小化对应所述电压补偿量。
[0037]可选的，所述电流预测模型为：
[0038][0039][0040]其中，i
dci
(k)为所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流，i
dci
(k+1)为下一时刻储能单元输出电流的预测值，Δi
si
(k)为电流补偿量，λ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多储能直流配电网协调控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取各能量单元的母线电压、储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流、各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息；根据所述各能量单元的母线电压，利用电压预测模型得到电压补偿量；根据所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流和各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息，利用电流模型得到电流补偿量；根据所述电压补偿量和所述电流补偿量，利用占空比调节模型得到占空比，通过PWM调制得到开关信号对储能单元母线电压和输出功率进行控制。2.根据权利要求1所述的多储能直流配电网协调控制方法，其特征在于，所述电压预测模型为：模型为：其中，v
dci
(k)为所述各能量单元的母线电压，v
dci
(k+1)为下一时刻母线电压预测值；Δv
si
(k)为二次电压控制环节输出的电压补偿量；η
i
预测系数；N为微网系统中能量单元的数量；a
ij
为通讯系数，当第i个能量单元和第j个能量单元间有直接通信通道时，a
ij
＝1，否则为0；J
v
(k)为所述电压预测模型的约束函数，w1为电压权重系数，v
ref
为母线电压参考值，所述目标函数的最小化对应所述电压补偿量。3.根据权利要求2所述的多储能直流配电网协调控制方法，其特征在于，所述电流预测模型为：模型为：其中，i
dci
(k)为所述储能单元中直流
‑
直流换流器的输出电流，i
dci
(k+1)为下一时刻储能单元输出电流的预测值，Δi
si
(k)为电流补偿量，λ1为电流预测系数；SOC
i
(k)为各蓄电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息，SOC
i
(k+1)为下一时刻电池荷电状态信和各蓄电池荷电状态信息；J
p
(k)为所述电流预测模型的约束函数，w2为电流权重系数。4.根据权利要求3所述的多储能直流配电网协调控制方法，其特征在于，所述电压权重系数和所述电流权重系数均为0.1。5.根据权利要求3所述的多储能直流配电网协调控制方法，其特征在于，所述占空比调
节模型为：其中，k
di
为下垂系数，i
di
(k)为一次控制输出电流，为电压外环控制输出的电流参考值。6.一种多储能直流配电网协调控制系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世斌，田旭，刘飞，张祥成，张桂红，刘联涛，许德操，白左霞，李积泰，彭飞，张君，梁国勇，刘安誉，朱晓荣，马英乔，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：