一种基于双层互联的多储能变流器协同控制方法及系统与流程

本发明涉及储能控制，更具体的说是涉及一种基于双层互联的多储能变流器协同控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，分布式储能系统在电力系统中的应用越来越多，电力系统中大量的分布式储能可以缩短发电侧和用户侧之间的电气距离，增加能源的利用率，降低远距离输电的损耗，提高电网的电能质量。分布式储能系统与大电网相互联系，在并网运行时，由电网提供稳定的电压和频率，储能系统提供有功和无功功率平衡，在孤岛运行时，局部电网的电压，频率稳定控制，系统有功和无功功率平衡等问题都需要控制储能变流器来提供。

2、但是，现有的针对电网多储能变流器协同控制是通过中央处理器集中控制储能变流器，没有充分考虑相同储能变流器之间的电气联系，构建的数学模型精度不够，最终储能变流器的控制输出不满足实际运行中的约束条件，导致高电力系统可靠性降低。

3、因此，如何加强储能变流器在不同运行状态的协同控制能力，提高电力系统的可靠性是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于双层互联的多储能变流器协同控制方法及系统，通过构建储能系统分层控制网络图，增强了电力系统不同储能变流器之间的联系，加强了储能变流器在不同运行状态的协同控制能力，提高了电力系统的可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于双层互联的多储能变流器协同控制方法，包括：

4、根据微电网的运行情况，将所述微电网中的储能变流器进行分类；

5、根据所述微电网的运行状态，确定储能系统的控制目标；

6、基于所述控制目标分别建立分类后的储能变流器的数学模型；

7、基于分类的储能变流器构建微电网分层控制结构图；

8、基于所述数学模型和所述微电网分层控制结构图，得到上控制层的输出和下控制层的输出。

9、优选的，将所述微电网中的储能变流器进行分类，具体为：

10、根据所述储能变流器的工作状态不同，将其分为两类：电压控制电压源逆变器vcvsi和电流控制电压源逆变器ccvsi。

11、优选的，根据所述微电网的运行状态，确定储能系统的控制目标，具体为：

12、所述微电网的运行状态包括：储能系统并网运行和储能系统孤岛运行；

13、在所述储能系统并网运行状态下，所有的储能变流器都工作在ccvsi状态，提供电网的有功和无功功率支撑；

14、在所述储能系统孤岛运行状态下，根据选择标准选择储能变流器分别工作在ccvsi状态和vcvsi状态，提供局部电网孤岛运行的电压和频率支撑。

15、优选的，所述选择标准具体为：

16、选择节点频率小于等于第一预设值的储能变流器工作在ccvsi状态，选择节点输出电压小于等于第二预设值的储能变流器工作在vcvsi状态。

17、优选的，所述分类后的储能变流器的数学模型具体为：vcvsi数学模型和ccvsi数学模型；

18、所述vcvsi数学模型为：

19、

20、其中，ωi表示第i个由主控制器决定的vcvsi的角频率,表示vcvsi的输出电压参考值，pvi和qvi分别表示vcvsi功率检测单元计算的有功功率和无功功率，mpi和nqi分别表示模拟传统同步发电机的下垂系数和模拟传统系统的下垂系数，ωni和vni分别表示频率辅助控制系数和电压辅助控制系数，fnl和vnl分别表示空载时电力系统的稳态频率和电压有效值，ffl和vfl分别表示满载时电力系统的稳态频率和电压有效值，pmaxvi和qmaxvi分别表示第i个vcvsi的最大输出有功功率和最大输出无功功率。

21、优选的，所述ccvsi数学模型为：

22、

23、其中，和分别表示输出电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值，vodi和voqi分别表示ccvsi经过rl滤波电路后输出电压的d轴分量和q轴分量，iodi和ioqi分别表示ccvsi经过rl滤波电路后输出电流的d轴分量和q轴分量，idrefi和iqrefi分别表示输出电流的d轴分量参考值和q轴分量参考值，kpci和kici分别表示ccvsi电流环中pi控制的比例控制系数和积分控制系数；s表示复频域，lfi表示滤波电感。

24、优选的，所述微电网分层控制结构图具体为：

25、由中央控制系统控制的上下相互关联且独立控制的双层结构，上控制层控制vcvsi的输出，下控制层控制ccvsi的输出；

26、每层控制结构均可获得电网中任意子系统的信息，处在同一层的子系统能够相互通讯。

27、优选的，所述上控制层的输出为输出电压和频率；

28、具体过程为：将vcvsi的频率同步到额定频率：

29、

30、其中，其中表示第i个vcvsi的频率辅助控制系数的微分，表示第i个vcvsi角频率的微分，mpi表示第i个vcvsi的下垂系数，表示第i个vcvsi的有功功率的微分，vfi表示频率补偿系数，cfi表示控制增益，nv表示vcvsi的数量，aij表示边界权重，gi表示频率增益，ωj为第j个vcvsi的角频率，mpj表示模拟传统同步发电机及系统的频率下垂系数，pvi表示第i个vcvsi的有功功率，pvj表示第j个vcvsi的有功功率；

31、根据vcvsi的额定有功功率分配输出有功功率，分配约束条件为：

32、

33、其中，表示第nv个vcvsi的输出有功功率，表示第nv个vcvsi输出最大有功功率，表示第nv个vcvsi的频率下垂系数；

34、基于vcvsi数学模型将vcvsi的输出电压同步到参考电压。

35、优选的，所述下控制层的输出为输出有功功率和输出无功功率；

36、具体过程为：

37、定义ccvsi的有功功率变化率：

38、

39、其中，表示有功功率控制变量函数，pmaxci和pmaxcj分别表示第i个和j个ccvsi输出最大有功功率，vpi表示有功功率补偿系数，pci表示第i个ccvsi输出有功功率，pcj表示第j个ccvsi输出有功功率,k1表示ccvsi有功输出比；

40、基于ccvsi的有功功率变化率控制ccvsi输出的有功功率；

41、定义ccvsi的无功功率变化率：

42、

43、其中，表示无功功率控制变量函数，qmaxci和qmaxcj分别表示第i个和j个ccvsi输出最大无功功率，vqi表示无功功率补偿系数，qci表示第i个ccvsi输出无功功率,qcj表示第j个ccvsi输出无功功率，k2表示ccvsi无功输出比；

44、基于ccvsi的无功功率变化率控制ccvsi输出的无功功率。

45、一种基于双层互联的多储能变流器协同控制系统，包括：储能变流器分类模块、控制目标确定模块、数学模型建立模块、结构图构建模块和输出计算模块；

46、所述储能变流器分类模块，用于根据微电网的运行情况，将所述微电网中的储能变流器进行分类；

47、所述控制目标确定模块，用于根据所述微电网的运行状态，确定储能系统的控制目标；

48、所述数学模型建立模块，用于基于所述控制目标分别建立分类后的储能变流器的数学模型；

49、所述结构图构建模块，用于基于分类的储能变流器构建微电网分层控制结构图；

50、所述输出计算模块，用于基于所述数学模型和所述微电网分层控制结构图，得到上控制层的输出和下控制层的输出。

51、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于双层互联的多储能变流器协同控制方法及系统，通过构建储能系统分层控制网络图，增强了电力系统不同储能变流器之间的联系，加强了储能变流器在不同运行状态的协同控制能力，提高了电力系统的可靠性。