一种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，该控制方法在考虑储能可控时段、功率限值以及容量等约束的基础上，运用客户端以及控制中心的双层控制结构，实现分布式储能的负荷跟踪。采用该控制方法可提高电网运行的安全性与经济性，同时可实现对储能的分布式控制，适用于大规模分散的储能控制或信息通信资源有限的场合。
【专利说明】
一种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，属于能源管理技 术领域。
【背景技术】
[0002] 传统电力系统中，电能无法大规模高效率存储，电力的产生与消费需实时平衡。随 着储能技术不断发展成熟，储能在电力系统领域的应用日益受到广泛重视。储能设备可以 在削峰填谷、平抑负荷或者新能源出力波动、调节频率等方面发挥重要作用，在需求侧响 应、主动配电网等领域具有极大的应用潜力。储能按规模与组合形式可划分为集中式储能 与分布式储能两类。分布式储能可应用于微电网中，与分布式电源、主动负荷等形成配合， 实现需求侧响应;且可应用于家庭能源存储与管理，例如特斯拉公司推出的家用能源储存 产品Powerwall，日产公司推出的新型家用能源储存平台xStorage等。而插电式电动汽车也 可认为是分布式储能的一种。在未来微电网、家用储能、电动汽车等大规模普及的情景下， 大规模分布式储能作为一种可控性极佳的可调度资源，合理对其进行调控，可以大幅提升 电网的安全性与经济性。
[0003] 同时，传统意义上的负荷跟踪是指出于安全或经济运行的目的，调控发电机组出 力跟踪设定的目标负荷(也可认为是计划出力）曲线。如果可以联合协调大规模分布式储能 的充放电计划实现负荷跟踪，同样可以实现电网的安全经济运行。目前利用分布式储能进 行负荷跟踪尚处于探索阶段，由于分布式储能存在单体规模小、数量大、分布分散等特点， 若采用传统的集中式控制手段可能会带来较重的存储、计算与通信负担，不适用于大规模 分布式储能的联合协调控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种实现负荷跟踪的分布式储能联合 协调控制方法，该方法在考虑储能可控时段、功率限值以及容量等约束的基础上，运用客户 端以及控制中心的双层控制结构，实现分布式储能的负荷跟踪。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种实现负荷跟踪的分布式储能联 合协调控制方法，包括如下步骤：
[0006] 1)各客户端分别从用户侧获取储能基本信息及用户设定信息；
[0007] 2)各客户端计算储能初始充放电计划，且判断初始充放电计划是否满足储能功率 约束，若是，则进入步骤3);若否，则返回步骤1);
[0008] 3)控制中心获取负荷跟踪目标Gt，并统计当前储能总充放电计划Tt，并判断当前储 能总充放电计划是否达到迭代终止条件，若是，则进入步骤5);若否，进入步骤4);
[0009] 4)控制中心计算控制信号，并发布给各客户端;各客户端结合控制信号求解优化 问题，优化问题最优解即为更新的储能充放电计划；
[0010] 5)控制中心停止迭代，各储能按当前充放电计划作为最终充放电计划进行充放 电。
[0011] 具体的，步骤1)中，所获取的储能基本信息包括储能最大容量Emax、储能容量下限 Emin、最大充电功率Pin、最大放电功率Pcmt与控制时间间隔Δ t。
[0012] 具体的，步骤1)中，所获取的用户设定信息包括储能控制时段[tstart，W!]、储能起 始能量E start与储能期望终止能量Eend，若起始时刻tstart为当前时刻，则储能起始能量E start 无需设定，即为储能当前能量。
[0013] 具体的，步骤2)的具体操作如下：
[0014] 21)客户端根据储能起始能量Estart与储能期望终止能量Eend计算初始充放电计划 Pini：
[0016] 22)判断？^与？^、-?_间的大小关系，如果?^>?^，提示用户设定有误，建议增 加储能起始能量Estart、减少储能期望终止能量Eend或延长储能控制时段，并返回步骤1 );如 果Pini<-Pcmt，提示用户设定有误，建议减少储能起始能量Estart、增加储能期望终止能量E end 或延长储能控制时段，并返回步骤1 );如果Pin》Pini多-Pout，以/<为储能的初始充放电计 划，W =..?，其中，tG ，进入步骤3)。
[0017] 具体的，步骤3)的具体操作如下：
[0018] 31)控制中心从上层调度机构获取分布式储能的负荷跟踪目标为Gt;收集各客户 端统计的当前储能充放电计划/4,其中η为储能客户端编号，k为当前迭代次数;计算当前 储能总充放电
，其中N为储能总数量;设定最大迭代次数kmax以及收敛阈值 ε；
[0019] 32)设定迭代终止条件，所设定的迭代终止条件包括迭代终止条件I和迭代终止条 件Π ;其中，设定迭代终止条件I为：当前迭代次数大于等于最大迭代次数，即k多kmax;设定 迭代终止条件Π 为：当前储能总充放电计划与负荷跟踪目标间欧氏距离小于等于设定阈 值，
：如果迭代终止条件I和迭代终止条件Π 中的任一迭代终止条件达 到，则终止迭代，转向步骤5);如果两个迭代终止条件均未满足，转向步骤4)。
[0020] 具体的，步骤4)的具体操作如下：41)控制中心计算控制，发布控 制信号<至各客户端，
[0021] 42)客户端以pt为优化变量，结合步骤41)中给出的控制信号，建立最小化目标函 数，
[0023]其约束条件：
[0024] Pin -Pout;
[0025] 而后在如下约束条件下：
[0027]建立优化模型：
[0029] 求得的最优解即为编号为η的储能更新的充放电计划/λΥ.迭代次数k加1，转向步 骤3)。
[0030] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
[0031] 1、本发明的实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，将用户侧的分布式储 能纳入电力系统调度体系，充分发挥了分布式储能的调控潜力，可有效实现负荷跟踪，提高 电网运行的安全性与经济性；
[0032] 2、本发明的控制方法，充分考虑了储能的基本参数以及用户需求约束，可在不影 响用户使用体验的前提下，实现对储能的分布式控制；
[0033] 3、本发明的控制方法，采用分布式控制手段，将大部分存储与计算压力分散至各 客户端，在储能本地进行决策，适用于大规模分散的储能控制或信息通信资源有限的场合；
[0034] 4、本发明的控制方法，可有效保护用户隐私，各储能的充放电计划仅需上传控制 中心，控制中心下达的控制信号中仅包含所有储能的总充放电计划信息以及负荷跟踪目标 信息，第三方无法从中分析提取出单独某储能的充放电计划，从而避免用户充放电计划泄 露。
【附图说明】
[0035] 附图1为本发明所述的实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法的流程框 图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图及具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0037] -种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，其流程框图如图1所示，具体 步骤如下：
[0038] S11、安装在各储能的分布式客户端分别从用户侧获取储能的以下基本信息:储能 最大容量Emax、储能容量下限E min、最大充电功率Pin、最大放电功率Pcmt与控制时间间隔At; 获取用户设定的以下参数:储能控制时段[t start，tend]、储能起始能量Estart与储能期望终止 能量Eend，若起始时刻t start为当前时刻，则储能起始能量Estart无需设定，即为储能当前能 量；
[0039] S12、各客户端计算储能初始充放电计划，且判断初始充放电计划是否满足储能功 率约束，若是，则进入步骤S13;若否，则返回步骤S11;具体操作如下：
[0040] S121、客户端根据储能起始能量Estart与储能期望终止能量Eend计算初始充放电计 划 Pini:
[0042] S122、判断Pini与Pin、-Pcmt间的大小关系，如果Pini>Pin，提示用户设定有误，建议 增加储能起始能量Estart、减少储能期望终止能量Eend或延长储能控制时段，并返回步骤S11 ; 如果Pini<-Pcmt，提示用户设定有误，建议减少储能起始能量Estart、增加储能期望终止能量 Eend或延长储能控制时段，并返回步骤S11;如果?^彡？^彡-?。11*，以乂为储能的初始充放电 计划，，其中，te [t start j ten d]，进入步骤S13;
[0043] S13、控制中心获取负荷跟踪目标Gt，并统计当前储能总充放电计划Tt，并判断当前 储能总充放电计划是否达到迭代终止条件，若是，则进入步骤S15;若否，进入步骤S14;具体 操作如下：
[0044] S131、控制中心从上层调度机构获取分布式储能的负荷跟踪目标为Gt;收集各客 户端统计的当前储能充放电计划it，其中η为储能客户端编号，k为当前迭代次数;计算当 前储能总充放电
，其中N为储能总数量;设定最大迭代次数kmax以及收敛阈 值ε;
[0045] S132、设定迭代终止条件，所设定的迭代终止条件包括迭代终止条件I和迭代终止 条件Π ;其中，设定迭代终止条件I为：当前迭代次数大于等于最大迭代次数，SPk$kmax;设 定迭代终止条件Π 为：当前储能总充放电计划与负荷跟踪目标间欧氏距离小于等于设定阈 值，
；如果迭代终止条件I和迭代终止条件Π 中的任一迭代终止条件达 到，则终止迭代，转向步骤S15;如果两个迭代终止条件均未满足，转向步骤S14;
[0046] S14、控制中心计算控制信号，并发布给各客户端;各客户端结合控制信号求解优 化问题，优化问题最优解即为更新的储能充放电计划；
[0047] S141、控制中心计算
.，发布控制信号·^至各客户端，
[0048] S142、客户端以pt为优化变量，结合步骤S141中给出的控制信号，建立最小化目标 函数，
[0050] 其约束条件：
[0051] Pin -Pout；
[0052] 而后在如下约束条件下：
[0054] 建立优化模型：
[0056]求得的最优解即为编号为η的储能更新的充放电计划迭代次数k加1，转向步 ? 骤S13;
[0057] S15、控制中心停止迭代，各储能按当前充放电计划作为最终充放电计划进行充放 电，实现负荷跟踪。
[0058]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 各客户端分别从用户侧获取储能基本信息及用户设定信息； 2) 各客户端计算储能初始充放电计划，且判断初始充放电计划是否满足储能功率约 束，若是，则进入步骤3);若否，则返回步骤1); 3) 控制中心获取负荷跟踪目标Gt，并统计当前储能总充放电计划T t，并判断当前储能总 充放电计划是否达到迭代终止条件，若是，则进入步骤5);若否，进入步骤4); 4) 控制中心计算控制信号，并发布给各客户端;各客户端结合控制信号求解优化问题， 优化问题最优解即为更新的储能充放电计划； 5) 控制中心停止迭代，各储能按当前充放电计划作为最终充放电计划进行充放电。2. 根据权利要求1所述的实现负荷跟踪的分布式储能联合协调控制方法，其特征在于， 步骤1)中，所获取的储能基本信息包括储能最大容量E max、储能容量下限Emin、最大充电功率 Pin、最大放电功率Pcmt与控制时间间隔Δ t。3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤1)中，所获取的用户设定信息包 括储能控制时段[tstart，t end]、储能起始能量Estart与储能期望终止能量Eend，若起始时刻 tstart为当前时刻，则储能起始能量Estart无需设定，即为储能当前能量。4. 根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤2)的具体操作如下： 21)客户端根据储能起始能量Estart与储能期望终止能量Eend计算初始充放电计划P ini:L测rinidrin、-rout丨Bj P J大小关系，如果Pini>Pin，提不用户设定有误，建议增加储能 起始能量Estart、减少储能期望终止能量Eend或延长储能控制时段，并返回步骤1);如果Pini C-PmJt，提示用户设定有误，建议减少储能起始能量Estart、增加储能期望终止能量Eend或延 长储能控制时段，并返回步骤1 );如果Pin彡Pini彡-Pcmt，以为储能的初始充放电计划， = €,,/，其中，t G [ tstart，tend ]，进入步骤3 )。 5 .根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤3 )的具体操作如下： 31) 控制中心从上层调度机构获取分布式储能的负荷跟踪目标为Gt;收集各客户端统计 的当前储能充放电计划it，其中η为储能客户端编号，k为当前迭代次数;计算当前储能总 充放电计戈I$中~为储能总数量;设定最大迭代次数kmax以及收敛阈值ε ; 32) 设定迭代终止条件，所设定的迭代终止条件包括迭代终止条件I和迭代终止条件 Π ;其中，设定迭代终止条件I为：当前迭代次数大于等于最大迭代次数，即k多kmax;设定迭 代终止条件Π 为：当前储能总充放电计划与负荷跟踪目标间欧氏距离小于等于设定阈值，;如果迭代终止条件I和迭代终止条件Π 中的任一迭代终止条件达到， 则终止迭代，转向步骤5);如果两个迭代终止条件均未满足，转向步骤4)。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤4)的具体操作如下:41)控制中心 计算控制信号，发布控制信号< 至各客户端， 1 IN Λ9、愛白亦兽姑吞决聰/M、出終m的始制倍县，建立最小化目标函数，求得的最优解即为编号为η的储能更新的充放电计划A=.迭代次数k加1，转向步骤3)。
【文档编号】H02J3/28GK106026147SQ201610538277
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】李明轩
【申请人】李明轩