【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力储能运行控制的，具体涉及一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法及系统。
技术介绍
1、随着电化学储能的快速发展，储能系统本质安全问题日益凸显，而传统电池储能系统的固定串并联方式所带来的电池系统“短板效应”是造成目前电化学储能系统安全性和经济性问题的本质原因。近年来，可重构电池储能系统得到了广泛关注，该系统中各电池组均与一个控制开关深度耦合，可快速诊断并切除故障电池，保证电化学储能的正常运行，极大提升了系统的可用性和可靠性，为电化学储能系统安全性和经济性提供了一种新的路径。
2、在实际应用中，为满足供电系统大功率化的要求，多个储能系统利用逆变器实现并联运行十分必要，可有效提高储能系统供电的可靠性。由于各储能系统的输出阻抗和线路阻抗存在着差异，导致各储能系统间可能出现环流现象；同时各储能系统的输出电压频率存在偏差，使得功率分配的效果不佳。
3、针对以上并联稳态运行时存在的通信互联、频率恢复、功率分配等问题，国内外学者提出一种基于一致性的并联虚拟同步发电机(虚拟同步发电机)分布式控制策略，旨在实现系统频率恢复与功率灵活分配，保证储能系统并联运行的可靠性。然而，以上研究均是针对传统储能系统展开，对多个可重构电池储能系统并联运行的研究相对较少，亟需考虑可重构电池储能的结构特点，结合现有的研究基础，实现可重构电池储能的电压频率恢复与功率灵活分配。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法及系统，旨在解决上述的
2、本专利技术主要通过以下技术方案实现：
3、一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，包括若干个并联的虚拟同步发电机，所述虚拟同步发电机的直流侧设置有逆变器，通过有功分配、无功分配控制逆变器实现功率出力的灵活分配，所述无功分配包括以下步骤：
4、步骤s1：当各虚拟同步发电机的线路阻抗不一致时，引入自适应虚拟阻抗技术对各虚拟同步发电机输出的无功进行二次分配；
5、步骤s11：首先，根据无功分配一致性算法得到uqi：
6、
7、其中，uqi为目标电压；
8、cq为调节系数；
9、eqi为无功功率偏差累计之和；
10、m为虚拟同步发电机的数量；
11、f(qi)为第i台虚拟同步发电机的目标函数；
12、f(qj)为第j台虚拟同步发电机的目标函数；
13、lij为第i行第j列拉普拉斯矩阵l中的元素，用以表征各虚拟同步发电机之间的通信连接关系；
14、步骤s12：然后，无功功率分配误差通过辅助控制uqi反馈到一个比例积分pi控制器，得到虚拟阻抗矫正项，比例积分pi控制器的控制方程如下：
15、
16、其中，s为拉普拉斯算子；
17、kpq和kiq分别为pi控制器的比例系数和积分系数，
18、δqi为虚拟阻抗矫正值；
19、步骤s13：通过分布式通信网络获取相邻虚拟同步发电机的无功分配信息，以更新本地的无功分配误差，并按照公式(13)自适应地调节自身的虚拟电感与电阻：
20、
21、其中，lvi和rvi分别为通过无功功率分配误差的自适应虚拟电感与电阻；
22、和分别为静态虚拟电感与电阻，以确保等效阻抗为感性；
23、kql和kqr分别为用于调节虚拟电感、电阻的比例增益；
24、步骤s2：计算dq坐标系下的虚拟阻抗电压降，其计算公式如下：
25、
26、其中，ω0为逆变器输出的角频率；
27、uvdi、uvqi分别为第i台虚拟同步发电机的电压降在d、q轴的分量；
28、iodi和ioqi分别为第i台虚拟同步发电机的输出电流在d、q轴的分量；
29、步骤s3：引入虚拟阻抗控制后的电压参考值为：
30、
31、其中，和为电压环输入参考值的d、q分量；
32、和分别为p-f和q-e控制输出电压的d、q分量；
33、步骤s4：基于电压参考值进行电压电流双闭环控制并输出pwm信号至逆变器。
34、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s11中，无功分配的功率分配一致性控制的方程为：
35、
36、其中，为系统中的状态变量；
37、yi和xi分别为第i台虚拟同步发电机的p-f与q-e下垂特性曲线平移量；
38、xj为第j台虚拟同步发电机的p-f下垂特性曲线平移量；
39、kpi为第i台虚拟同步发电机的有功-频率下垂系数；
40、kpj为第j台虚拟同步发电机的有功-频率下垂系数；
41、根据连续的平均一致性算法求解，若各虚拟同步发电机达成一致协议，则各变量可收敛于其平均值，即：
42、
43、为了更好地实现本专利技术，进一步地，当按储能额定容量分配无功出力时，各虚拟同步发电机出力需满足：
44、
45、其中，qi表示第i台虚拟同步发电机输出的无功功率；
46、qiref表示第i台虚拟同步发电机的额定无功功率；
47、定义目标函数f(qi)＝qi/qiref，且需满足：
48、
49、其中，kqi为第i台虚拟同步发电机的无功-电压下垂系数；
50、参考输入xiref与实际输入xi的差值δxi＝xiref-(a2-b2xiref)xi，其中xi和xiref分别为qi，qiref的函数；a2和b2分别为选择系数，且其取值由出力分配目标函数决定。
51、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述有功分配包括以下步骤：
52、步骤t1：当系统按储能额定容量分配有功出力时，各虚拟同步发电机出力需满足：
53、
54、其中，pi为第i台虚拟同步发电机输出的有功功率；
55、piref为第i台虚拟同步发电机的额定有功功率；
56、定义目标函数f(pi)＝pi/piref，且需满足：
57、
58、其中，kpi为第i台虚拟同步发电机的有功-频率下垂系数；
59、参考输入yiref与实际输入yi的差值δyi＝yiref-(a1+b1yiref)yi，其中，yi和yiref分别为pi，piref的函数；a1，b1分别为选择系数，其取值由出力分配目标函数决定；
60、步骤t2：在p-f下垂控制的基础上设计频率恢复单元，其控制方程为：
61、
62、其中，ji为第i台虚拟同步发电机的虚拟转动惯量；
63、ω0为系统额角频率；
64、为第i台虚拟同步发电机角频率微分；
65、ωi为第i台虚拟同步发电机量测的角频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，所述的协同运行控制方法利用控制虚拟同步发电机直流侧设置的逆变器来改变的虚拟同步发电机功率出力，其特征在于，所述的控制方法通过有功分配方法及无功分配方法，所述无功分配方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述的自适应虚拟阻抗技术具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，dq坐标系下的虚拟阻抗电压降计算公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述步骤S11中，无功分配的功率分配一致性控制的方程为：
5.根据权利要求2所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，当按储能额定容量分配无功出力时，各虚拟同步发电机出力满足下述条件：
6.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述有功分配方法包括以下步骤：
7.一种利用权利要求1-6所述的一种可重构新型储能分布式协同
8.根据权利要求7所述的协同运行控制系统，其特征在于，所述控制模块还包括从前至后依次设置的有功分配单元、频率恢复单元和P-f控制单元，所述有功分配单元用于根据运行需求确定目标函数，以进行功率出力的灵活分配；所述频率恢复单元用于调节电压频率，使之恢复至额定值；所述频率恢复单元连接有一致性控制单元。
9.根据权利要求7所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制系统，其特征在于，还包括可重构电池储能系统，所述虚拟同步发电机通过DC-DC变换电路与可重构电池储能系统连接，所述各虚拟同步发电机通过至少一条通信线路接受其他虚拟同步发电机的信息，以确定通信连接拉普拉斯矩阵L，所述可重构电池储能系统通过相互连接的PI恒流放电控制器与DC-DC变换电路进行恒流放电控制。
10.根据权利要求9所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制系统，其特征在于，所述DC-DC变换电路包括电感Lbat、电阻Rbat、电容C、开关管K1和开关管K2，所述可重构电池储能系统和逆变器的直流侧之间设置有依次串联的电感Lbat、电阻Rbat和开关管K2，所述电阻Rbat和开关管K2之间并联设置有开关管K1，且开关管K2与逆变器的直流侧之间并联设置有电容C；所述PI恒流放电控制器基于可重构电池储能系统的输出电流Ibat与期望放电电流的电流差值，产生PWM调制信号并作用于开关管K1和K2进行PI恒流放电控制。
11.根据权利要求9所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制系统，其特征在于，每个可重构新型储能系统由N个电池组串联组成，所述可重构新型储能系统根据虚拟同步发电机有功出力进行电池组重构，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，所述的协同运行控制方法利用控制虚拟同步发电机直流侧设置的逆变器来改变的虚拟同步发电机功率出力，其特征在于，所述的控制方法通过有功分配方法及无功分配方法，所述无功分配方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述的自适应虚拟阻抗技术具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，dq坐标系下的虚拟阻抗电压降计算公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述步骤s11中，无功分配的功率分配一致性控制的方程为：
5.根据权利要求2所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，当按储能额定容量分配无功出力时，各虚拟同步发电机出力满足下述条件：
6.根据权利要求1所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法，其特征在于，所述有功分配方法包括以下步骤：
7.一种利用权利要求1-6所述的一种可重构新型储能分布式协同运行控制方法的协同运行控制系统，其特征在于，包括若干个并联的虚拟同步发电机，所述虚拟同步发电机包括控制模块，所述控制模块通过电压电流双闭环控制模块与逆变器连接，所述电压电流双闭环控制模块用于输出pwm信号至逆变器；
8.根据权利要求7所述的协同运行控制系统，其特征在于，所述控制模块还包括从前至后依次设置的有功分配单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋力波，王满商，梅生伟，许奕然，崔森，张程云，潘磊，张跃，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：
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