一种考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法与流程

本发明涉及电力系统电能质量领域，尤其是指一种考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法。
背景技术：
：随着新能源在电力系统中的渗透率的不断提高，新能源尤其是风电、光伏所具有的波动性和随机性特点，给电力系统运行与控制带来了巨大挑战。储能设备具有灵活的双向性，既可作为发电设备又可作为负载设备，因此储能设备将在可再生能源发电消纳中发挥重要作用。在未来，分布式储能设备将大规模涌现，如何充分挖掘储能设备与电网互动的潜力成为了当前亟需解决的问题。目前储能设备应用的主要方式有：平滑可再生能源发电在不同时间尺度上的出力波动、配合需求响应与虚拟电厂参与电网调控等。但是目前对于提升电力系统电压质量缺乏有效且实惠的方法，储能设备的电能容量利用不完全技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法。本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法，包括以下步骤：步骤a：获取逻辑判断输入信号数据、储能设备连接的负载的功率需求数据、储能设备所在节点的电压相角数据和储能设备所在线路的电流数据；步骤b，根据所述的逻辑判断输入信号数据、功率需求数据和电压电流数据生成控制信号，所述控制信号用于切换储能设备有功交互状态，所述储能设备有功交互状态包括充电状态、放电状态或无有功交互状态；步骤c，当储能设备在充电状态或放电状态下，确定有功功率，当储能设备在充电状态、放电状态或无有功交互状态下，确定无功功率及储能设备所在节点的电压偏差，所述的电压偏差含义为储能设备所在节点的电压与参考电压之间的偏差；步骤d，构建数学线性规划模型，所述数学线性规划模型包括约束条件组和目标函数；步骤e，计算在满足所述约束条件组的条件下目标函数的最小值，目标函数的最小值对应的储能设备变换器交流侧输出电压值为优化电压值，通过调整交直流变换器中电力电子器件的开断，将储能设备交直流变换器交流侧输出电压值调整至优化电压值。作为一种优选方案，在所述的步骤a中，逻辑判断输入信号具体为储能设备连接状态的逻辑判断，储能设备连接状态的逻辑判断通过分析配电网的用电价格得出，配电网的用电价格处于峰时电价时，判断储能设备连接状态为峰时运行状态，配电网的用电价格处于谷时电价时，判断储能设备连接状态为谷时运行状态，当配电网的用电价格处于平时电价时，判断储能设备连接状态为平时运行状态。作为一种优选方案，所述充电状态具体为当储能设备连接状态为谷时运行状态且储能设备满足充电条件时，电网向储能设备充电；所述放电状态具体为当储能设备连接状态为峰时运行状态且储能设备满足放电条件时，储能设备向负载放电；所述无有功交互状态为当储能设备状态为谷时运行状态但储能设备不满足充电条件时，或当储能设备状态为峰时运行状态但储能设备不满足放电条件时，或当储能设备状态为平时运行状态时，配电网不向储能设备充电且储能设备不向负载放电。作为一种优选方案，所述充电条件为储能设备的电能容量未到达最大值，所述放电条件为储能设备存在功率负载需求且储能设备的电能容量未达到最小值。作为一种优选方案，所述步骤c中，当储能设备在充电状态或放电状态下，用于确定有功功率的状态方程具体为：当储能设备在充电状态、放电状态或无有功交互状态下，用于确定无功功率的状态方程具体为：当储能设备在充电状态、放电状态或无有功交互状态下，用于确定储能设备所在节点的电压偏差的状态方程具体为：其中△p为储能设备的有功功率增量，△q为储能设备的无功功率增量，为由节点电压构成的向量，为由储能设备变换器输出电压构成的向量，r为线路等效电阻，x为线路等效电抗，为由线路电流构成的向量，s为该储能设备所在节点的灵敏度矩阵，vref为参考电压，verr为节点电压偏差，*为取共轭函数，re为取实部函数，im取虚部函数，||为取模函数，用于确定有功功率的状态方程、用于确定无功功率的状态方程与用于确定储能设备所在节点的电压偏差的状态方程组成状态方程组，在所述状态方程组中储能设备变换器输出电压向量为控制变量。作为一种优选方案，所述步骤d中，所述约束条件组包括约束储能设备电能容量的约束式：其中smax为视在功率最大值。作为一种优选方案，所述步骤d中，所述约束条件组包括约束储能设备电能容量的约束式：其中pmax为储能设备最大充放电功率，pload为负载功率需求。作为一种优选方案，所述步骤e中，目标函数为：其中α为电压偏差比例系数，β为有功充电功率比例系数。本发明还提供了一种基于考虑充放电需求的储能设备无功响应控制系统，包括：逻辑判断输入信号获取装置，用于获取逻辑判断输入信号；功率需求计量装置，用于获取储能设备连接的负载的功率需求；电压计量装置，用于获取储能设备所在节点的电压相角；电流计量装置，用于获取储能设备所在线路的电流；处理器，用于分别接收所述逻辑判断输入信号获取装置、功率需求计量装置、电压计量装置和电流计量装置输出的数据，同时处理器输出控制信号切换储能设备状态。作为一种优选方案，所述逻辑判断输入信号获取装置具体为储能设备连接状态的逻辑判断装置。本发明的有益效果是：考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法根据逻辑判断输入信号数据、储能设备连接的负载的功率需求数据、储能设备所在节点的电压相角数据和储能设备所在线路的电流数据，切换储能设备有功交互状态，所述方法满足了负载有功功率需求；同时，所述方法中储能设备进行了与电力系统的无功功率交互，所述方法提升了电力系统电压质量与储能设备的电能容量利用率。附图说明图1是本发明的流程示意图；图2是本发明实施例1中的配电网线路拓扑示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。实施例1：一种考虑充放电需求的储能设备无功响应控制方法，包括以下步骤：步骤a，根据图2的配电网线路拓扑示意图，将储能设备所在的节点用方框标注，获取逻辑判断输入信号数据、储能设备连接的负载的功率需求数据、储能设备所在节点的电压相角数据和储能设备所在线路的电流数据，所述逻辑判断输入信号具体为储能设备连接状态的逻辑判断，储能设备连接状态的逻辑判断通过分析配电网的用电价格得出，配电网的用电价格处于峰时电价时，判断储能设备连接状态为峰时运行状态，配电网的用电价格处于谷时电价时，判断储能设备连接状态为谷时运行状态，当配电网的用电价格处于平时电价时，判断储能设备连接状态为平时运行状态，各节点的储能设备连接的负载的功率需求如下表所示：储能设备所在节点35679101316171820负荷需求/kw13.81.511.12.34.112.812.60.246.312.87.9步骤b，根据所述的逻辑判断输入信号数据、功率需求数据和电压电流数据生成控制信号，所述控制信号用于切换储能设备有功交互状态，所述储能设备有功交互状态包括充电状态、放电状态或无有功交互状态，储能设备充电条件为储能设备的电能容量未到达最大值，储能设备放电条件为存在功率负载需求且当前储能设备的电能容量未达到最小值，所述充电状态具体为当储能设备连接状态为谷时运行状态，且储能设备满足充电条件时，电网向储能设备充电；所述放电状态具体为当储能设备连接状态为峰时运行状态且储能设备满足放电条件时，储能设备向负载放电，所述无有功交互状态为当储能设备状态为谷时运行状态但储能设备不满足充电条件时，或当储能设备状态为峰时运行状态但储能设备不满足放电条件时，或当储能设备状态为平时运行状态时，配电网不向储能设备充电且储能设备不向负载放电。步骤c，当储能设备在充电状态或放电状态下，确定有功功率，用于确定有功功率的状态方程具体为：当储能设备在充电状态、放电状态或无有功交互状态下，确定无功功率，用于确定无功功率的状态方程具体为：当储能设备在充电状态、放电状态或无有功交互状态下，确定储能设备所在节点的电压偏差，用于确定储能设备所在节点的电压偏差的状态方程具体为：其中△p为储能设备的有功功率增量，△q为储能设备的无功功率增量，为由节点电压构成的向量，为由储能设备变换器输出电压构成的向量，r为线路等效电阻，x为线路等效电抗，为由线路电流构成的向量，s为该储能设备所在节点的灵敏度矩阵，vref为参考电压，verr为节点电压偏差，*为取共轭函数，re为取实部函数，im取虚部函数，||为取模函数，用于确定有功功率的状态方程、用于确定无功功率的状态方程与用于确定储能设备所在节点的电压偏差的状态方程组成状态方程组，在所述状态方程组中储能设备变换器输出电压向量为控制变量，各个节点的储能设备提供的有功功率和无功功率如下表所示：储能所在节点35679101316171820有功功率/kw5.175.676.021.623.896.860.450.116.636.696.79无功功率/kvar-0.750.751.855.256.643.68-3.417.133.463.563.62步骤d，构建数学线性规划模型，所述数学线性规划模型包括约束条件组和目标函数，所述约束条件组包括约束储能设备电能容量的约束式：其中pmax为储能设备最大充放电功率，pload为负载功率需求，所述约束条件组包括约束储能设备电能容量的约束式：其中smax为视在功率最大值。步骤e，计算在满足所述约束条件组的条件下目标函数的最小值，目标函数的最小值对应的储能设备变换器交流侧输出电压值为优化电压值，调整储能设备变换器交流侧输出电压值至优化电压值，最终，调整前后各节点的电压情况如下表所示：储能设备所在节点35679101316171820调整前节点电压0.960.950.930.930.940.931.050.980.950.940.93调整后节点电压1.011.000.990.990.990.981.051.010.990.980.97以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。当前第1页12