[发明专利]基于分布式协同的飞轮储能阵列充放电控制方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式协同的飞轮储能阵列充放电控制方法。针对风电、光伏出力的随机性和不确定性，大规模新能源并入电网时造成影响的问题，在电网中接入飞轮储能阵列，来平滑新能源发电站的输出功率。对飞轮储能阵列系统采用分布式协同的策略；然后，基于平均一致性算法对飞轮储能阵列充放电控制。本发明解决了集中式控制对飞轮储能阵列系统造成的反应慢或系统复杂的问题，研究了平均一致性算法，实现了所有飞轮储能单元的状态一致。

技术领域

本发明涉及充放电控制策略，具体涉及一种分布式协同技术以及飞轮储能阵列控制方法，属于电力技术领域。

背景技术

由于风电、光伏出力的随机性和不确定性，新能源发出的电能具有一定的波动性。大规模新能源并入电网时，会对电网的电能造成污染。以新能源中的风力为例，风力发电系统是由很多台风力发电机组成，输出到电网的功率可以高达兆瓦级别；所以，单台飞轮储能单元无法满足风力发电系统的储能任务，需要引入多个飞轮储能单位的飞轮储能阵列系统，并对飞轮储能系统与风电场连接结构进行设计。

现有的飞轮储能系统与新能源的直流配电网拓扑结构主要有两种，主要分为分布式储能和集中式储能。集中式储能由于采用集中处理器，一旦集中处理器的通信线路出现问题，系统就无法完成任务；相对于集中式储能，分布式储能没有集中处理器，因此，分布式储能能够提高飞轮储能系统的可靠性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于分布式协同的飞轮储能阵列充放电控制方法，解决如何综合优化电力系统中储能有序充电和智能软开关控制的技术问题，并考虑了不同技术之间的协调和配合问题，以提高配电网电压分布情况。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于分布式协同的飞轮储能阵列充放电控制方法，其特征在于，飞轮储能系统由n台飞轮储能单元组成的，每台飞轮储能单元都能与邻近的一台或多台飞轮储能单元进行通信，通过这种方式在所有飞轮储能单元之间构成一个网络层，每个飞轮储能单元都是通过这个网络层与其他单元交换信息，对飞轮储能单元进行相应的控制；包括以下方法：首先，确定各飞轮储能单元的最大充放荷电状态，表达式如下；

式中，SOC_max和SOC_min分别表示飞轮储能单元的荷电状态上限和下限值；SOC_i为当前第i个飞轮储能单元的荷电状态；和分别表示飞轮储能单元的最大充放荷电状态。

其次，基于荷电状态的充电状态和放电状态的一致性算法，使每个飞轮储能单元的充电和放电状态变量趋于一致，完成飞轮储能阵列功率的平滑控制，表达式如下；

式中，和分别表示k时段第i个飞轮储能单元的充电和放电状态变量；和分别表示k时段第i个充电状态变量的分子和分母参数；和分别表示k时段第i个放电状态变量的分子和分母参数。

第三，确定飞轮储能系统储存或者释放的功率，表达式如下；

ΔP＝P_w-P

式中，P_w表示新能源发电站输出功率；P表示电网实际需要的功率；ΔP0表示飞轮储能单元需要进行充电来吸收多余的功率；ΔP0表示飞轮储能单元需要进行放电来补充功率的不足。

进一步，距离新能源发电站最近的飞轮储能单元为1号，在飞轮储能阵列中，只要飞轮储能单位1号与新能源发电站有网络联系，就可以获得ΔP的信息。在每个功率分配周期时，飞轮储能单位1号和其他未跟新能源发电站相连的单位设置的初始值如下：