一种电池储能系统参数辨识验证方法及系统

本发明涉及电力系统参数辨识，一种电池储能系统参数辨识验证方法及系统。

背景技术：

1、电池储能作为电能存储的重要方式，具有配置灵活，响应速度快等特点。截至2022年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2gw，年增长率15％，新型储能累计装机规模达45.7gw，年增长率80％。

2、显然，储能技术在电力系统中的作用越来越重要，电力储能设施已成为电网运行必不可少的重要元件，其运行灵活性对保障电网安全，促进风电、光伏等新能源消纳有积极意义。当新能源装机容量达到一定程度后，将对电力系统的安全稳定运行带来严峻的挑战。为了解决这一问题，需在新能源场站中配置储能系统，通过储能系统灵活充放电，有效克服受光照、风速条件变化带来的不确定性影响。因此，有必要设计一种电池储能系统参数辨识验证方法，旨在合理配置储能系统的控制参数，使其与新能源并网运行调节需求相适应。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种电池储能系统参数辨识验证方法，能够解决传统的当新能源装机容量达到一定程度后，将对电力系统的安全稳定运行带来严峻的挑战。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种电池储能系统参数辨识验证方法，包括：建立储能变流器暂态仿真模型；根据储能变流器暂态仿真模型提出基于扰动响应的电池暂态模型参数辨识试验方案，对实验数据进行预处理，将三相瞬时测量数据转换为标幺值；制定参数扰动辨识方案，设置两种不同工况；对仿真曲线进行分段处理,模型验证评价，设计偏差计算方法，提出量化指标。

4、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述自储能系统暂态仿真模型结构包括，外环控制策略，实测信号p,q分别与参考信号pref,qref作差，通过比例积分环节得到转子电流d,q轴分量的参考信号，id_ref,iq_ref，

5、δp＝p-pref

6、

7、δq＝q-qref

8、

9、其中，kp,kq为比例系数，tp,tq为积分系数，δq为实测信号q与参考信号qref的差值，s为复变量；

10、电流限制器，pq控制中配置了电流限流模块，通过分量限幅限制参考电流，参考电流信号id_ref,iq_ref满足的约束条件为，

11、

12、其中，id_r，iq_r分别为d，q轴电流信号。

13、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述对实验数据进行预处理包括，由于现场测试环境的影响，测试数据包含大量谐波，需进行滤波，滤波器参数的选取影响被测数据的幅值和相角，根据滤波后的电压、电流计算光伏发电单元的输出功率需加上由滤波器引起的幅值和相角差；

14、标准规定的模型验证对象为各参量的基波正序分量有效值，因此滤除高次谐波分量后提取电压、电流基波正序分量，再计算储能变流器输出有功功率和无功功率；

15、根据滤波后的电压、电流瞬时值计算储能变流器输出的有功功率和无功功率，其中，电压、电流相位差需补偿线电压和相电流之间的相位差以及由滤波器引起的相位差；

16、为保证测试数据与仿真数据对比的有效性，所有数据应采用相同的单位，时标，分辨率格式，扰动测试数据为瞬时值，前面处理后的数据仍具有高采样率，电力系统暂态计算的仿真步长为ms级，在一个仿真步长内求测试数据的平均值得到测试对比数据，并将测试数据处理为标幺值。

17、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述匹配到关联规则包括，所述扰动辨识方案包括，适用于电池储能系统参数辨识的扰动方式有两种，分别为有功指令、无功指令阶跃，交流侧制造三相短路,有功指令阶跃应用范围广，数据获取相对稳定，复用性较高,无功指令阶跃提供丰富的动态数据，准确地估计系统的动态参数；

18、使用改进的阻尼最小二乘法，设置系统的状态方程，

19、

20、y(θ)＝c(θ)x(θ)+d(θ)u

21、其中，θ＝[θ1,θ2，…，θk]为系统模型的待辨识参数向量；

22、选择状态变量，列出频域的表达式，

23、

24、

25、其中，x＝[x1,x2]t为状态变量；

26、求解，

27、a(θ)＝0

28、

29、定义目标函数，

30、j(θ)＝∫(yr-ym)tω(yr-ym)dt

31、其中，yr为实际系统在输入信号u下的输出观测量，ym为根据系统的数学模型计算得到的输出观测量，ω为观测加权矩阵；

32、选择初始阻尼因子值，设置为0.1，在辨识过程中进行阻尼因子迭代优化，计算j(θ)的函数值，若值比上次计算减小，则增加阻尼因子的值，增加0.01，若值比上次计算增加，则减少阻尼因子的值，减少0.01，更新阻尼因子后进入下一轮迭代，直到迭代次数达到100或计算的函数值下降到0.1％时停止。

33、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述对仿真曲线进行分段处理包括，以有功功率和无功功率为例，对曲线进行分段处理，a时段为稳态区间，表示故障前的阶段,b，c时段分为暂态区间和稳态区间，当功率发生波动时即为暂态区间的开始，波动进入时段平均值的±10％范围内的后20ms为暂态过程的结束,b1，c1分别表示b，c时段的暂态区间，b2，c2分别表示b，c时段的稳态区间。

34、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述偏差计算包括，扰动过程分段后，对每个时段暂态和稳态区间的偏差分别计算,计算电压、电流、无功电流、有功功率和无功功率的模型仿真与试验数据偏差，包括平均偏差和最大偏差,其中，各时段暂态区间仅计算平均偏差，稳态区间分别计算平均偏差和最大偏差,计算模型仿真与试验数据的加权平均总偏差,偏差计算方法如下：

35、

36、

37、f＝|fm-fs|

38、式中，fm是平均偏差最大允许值，fs是实测数据平均值，f是平均偏差，mi是测量数据，si是仿真数据，nm_end，nm_start是每个时段测量数据始和结尾下标，ns_end，ns_start是每个时段仿真数据的起始和结尾下标；

39、将各时段的平均偏差进行加权平均计算，得到储能变流器机端电压、输出电流、有功功率和无功功率在整个电网电压扰动验证过程的加权平均总偏差,三个区间的权值分别是,a区间10％，b区间60％，c区间30％。

40、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的一种优选方案，其中：所述量化指标包括，模型量化偏差指标评价，以试验设置的扰动量偏差满足一定的要求为前提，进一步计算储能变流器的交流侧电压和输出电流、有功功率和无功功率。

41、本发明的另外一个目的是提供一种电池储能系统参数辨识验证方法的系统，通过构建准确的储能变流器暂态仿真模型，为整个系统提供了一个可靠的参考基础，去除噪声和不必要的谐波意味着在后续的分析和验证中使用的数据是清晰和准确的，从而提高了整个验证过程的质量。通过准确地辨识系统的动态参数，可以更好地理解系统的内部机制和行为，偏差评估为工程师提供了一个明确的指标，用于比较仿真模型和实际实验数据之间的差异。这种比较可以揭示模型的潜在缺陷或不足，从而为进一步的优化和改进提供方向。

42、作为本发明所述的一种电池储能系统参数辨识验证方法的系统的一种优选方案，其中：包括，模型构建模块、数据处理模块、扰动辨识模块、偏差评估模块；

43、所述模型构建模块，建立储能变流器的暂态仿真模型；

44、所述数据处理模块，对实验数据进行预处理和滤波；

45、所述扰动辨识模块，识别和验证电池储能系统的参数；

46、所述偏差评估模块，在进行仿真和实验数据对比后，负责计算两者之间的偏差。

47、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种电池储能系统参数辨识验证方法中任一项所述的方法的步骤。

48、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种电池储能系统参数辨识验证方法中任一项所述的方法的步骤。

49、本发明的有益效果：本发明提出了一套完善的储能变流器参数辨识与模型验证方法。通过扰动工况设计，简便的获取了参数辨识需要的扰动数据；通过数据预处理和自适应阻尼因子，提高了储能变流器参数辨识结果的准确性；通过仿真曲线分段处理，制定了适用于储能变流器模型验证的量化指标，验证了模型的准确性。