[发明专利]基于比例功率分配的多储能单元分布式控制方法

说明书

本发明公开了一种基于比例功率分配的多储能单元分布式控制方法，主要包括基于SoC状态变化率设计的比例充放电控制策略，以及基于多采样率的分布式离散时间控制算法。该方法使得所有储能电池的充放电比率相同，能够保证所有储能电池最终同时充满电或同时放完电，在进行充放电工作的过程中不会有电池提前退出工作；同时，多采样率的估计算法能得到更精确的估计值，从而保证各储能电池的输出/输入功率更精确更稳定；所设计方法便于实际工业系统中计算机控制的实现。

技术领域

本发明涉及智能电网储能系统与控制技术领域，具体地说，涉及一种多储能单元比例功率分配控制策略及分布式控制方法。

背景技术

随着智能电网中大量引入风能、太阳能等新能源发电，输出功率的不稳定性给电网的持续可靠供电带来了新的挑战。储能系统灵活的充放电操作可以为输电系统提供快速的响应容量，对智能电网的调峰填谷至关重要，能够降低电能损耗，提高整个电力系统的电能质量和稳定性，从而使电网运行更加经济和高效。智能电网中的储能形式一般有集中式的大容量储能系统和分布式的小容量储能系统，其中，分布式储能单元具有接入位置灵活、容易实现的特点。因此，分布式的控制与计算模式成为储能系统控制的重要方案。

储能系统中各储能单元的功率分配是实现电网功率平衡和平稳运行的关键。实际中，各储能单元参数配置、初始状态、充放电效率、剩余容量往往不一致，需要根据各储能单元的差异对功率进行合理的比例分配。已有的比例分配控制策略通常是使各储能单元SoC状态(State-of-Charge，荷电状态)以及功率按比例趋近一致，其本质仍然是平均分配，而且还会出现在工作过程中某些储能电池提前充满电或放完电而退出工作的情况。另外，在实际工程中，储能单元的动态是连续变化的，而控制输入却是离散信号。虽然也有针对离散化储能系统的离散时间控制，但是工业数字化计算机的控制不是简单的将连续控制器离散化，这种方法不利于实际工业系统计算机控制的实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于比例功率分配的多储能单元分布式控制方法，该方法可以使各储能单元按照SoC状态的比例进行功率分配，实现对各储能单元容量的合理高效利用，并且能够保证不会有某些储能单元提前充满电或放完电而退出工作的情况，保证电网的功率平衡和平稳运行。另外，本发明不仅能够提高控制精度，还有助于实际工业系统中计算机控制的实现。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于比例功率分配的多储能单元分布式控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，给出单个储能单元的连续时间动力学模型；

步骤2，将各储能单元总输出功率或总输入功率等于给定参考功率作为步骤1中储能单元连续时间动力学模型的控制目标；

步骤3，根据步骤1中给出的储能单元的连续时间动力学模型和步骤2中给出的控制目标，设计分布式多采样率估计器和功率控制器，计算每个储能单元的输出功率或输入功率；所述分布式多采样率估计器包括储能单元离散化动力学模型，以及分布式离散时间估计算法；

步骤4，将步骤1中的储能单元的连续时间动力学模型离散化，得到分布式多采样率估计器所包含的储能单元离散化动力学模型；

步骤5，根据步骤4中的储能单元离散化动力学模型确定按SoC状态的比例充放电控制策略，使得所有储能单元同时充满电或同时放完电；

步骤6，结合步骤5中提出的按SoC状态的比例充放电控制策略与步骤4中的储能单元离散化动力学模型，计算出各储能单元的输出功率或输入功率；

步骤7，针对步骤6中输出功率或输入功率所包含的全局变量，采用分布式离散时间估计算法得到准确的估计值，其中步骤4中的储能单元离散化动力学模型的采样周期是分布式离散时间估计算法的整数倍；