面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法与流程

文档序号:22766604发布日期:2020-10-31 11:36阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,包括如下步骤:

s1.对光伏发电系统进行最大功率跟踪控制;对风能发电系统进行最大功率跟踪控制;对储能系统进行安全控制;对牵引负载进行pmsm控制;

s2.对光伏发电系统进行模型预测控制;对风能发电系统进行模型预测控制;对储能系统进行模型预测控制;

s3.实时采集光伏发电系统、风能发电系统、储能系统和牵引负载的运行参数,以功率平衡为目的实现协调控制。

2.根据权利要求1所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s1所述的对光伏发电系统进行最大功率跟踪控制,具体为采用扰动观察法,通过改变电压变化量对最大功率点电压进行搜索,找到光伏发电系统的最大功率点电压,并进行最大功率跟踪控制。

3.根据权利要求3所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s1所述的对风能发电系统进行最大功率跟踪控制,具体为采用爬山法搜索风能发电系统的最大功率点,并进行最大功率跟踪控制。

4.根据权利要求3所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s2所述的对光伏发电系统进行模型预测控制,具体为采用如下模型进行预测控制:

当开关为“开”时,光伏发电系统变换器的数学模型为:

当开关为“关”时,光伏发电系统变换器的数学模型为:式中l为变换器的并网电感;c为变换器的电容;v为变换器输出的电压;il为变换器的输出电感电流;iinv为变换器的电流;vpv为光伏发电系统的电压;ipv为光伏发电系统的电流;vc为变换器的电容电压;

根据上述光伏发电系统变换器的数学模型,电压和电流分别预测为:

开关为“开”时:s=1,

开关为“关”时,s=0,

选取评价函数为:g=|iref-il(k+1)|;

式中tc为控制步长;iref为给定电流。

5.根据权利要求4所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s2所述的对风能发电系统进行模型预测控制,具体为采用如下模型进行预测控制:

永磁直驱风力发电机的小信号模型为:

电磁转矩为:

运动方程为:

电流和转矩的下一步预测为:

评价函数为:

式中vsd为d坐标系下的定子电压;vsq为q坐标系下的定子电压;isd为d坐标系下的定子电流;isq为q坐标系下的定子电流;ψsd为d坐标系下的磁链;ψsq为q坐标系下的磁链;rs为定子电阻;ω为转子转速;lsd为d坐标系下的定子电感;lsq为q坐标系下的定子电感;ψrd为转子磁链;p为发电机极对数;j为转动惯量;tl为负载转矩;μ为摩擦系数;ts为控制步长;ψm为发电机转子磁通;上标k表示当前状态;上标k+1表示下一状态;λ1为第一评价系数;λ2为第二评价系数;为给定参考转矩;为给定磁链;ψn为额定磁链;tn为额定转矩。

6.根据权利要求5所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s2所述的对储能系统进行模型预测控制,具体为采用如下模型进行预测控制:

双向电池变换器的模型为:

式中c=[01];u(t)为输入变量对时间的函数;vdc为直流母线电压;il(t)为电感电流;vbat(t)为电池电压;rbat为电池内阻;l为充放电电路中的电感值。

7.根据权利要求6所述的面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,其特征在于步骤s3所述的实时采集光伏发电系统、风能发电系统、储能系统和牵引负载的运行参数,以功率平衡为目的实现协调控制,具体为采用如下步骤进行控制:

a.采样直流母线电压vbus(k)和直流母线电流ibus(k);

b.计算功率参数:负载功率pl、电路损耗ploss、风机功率pw和光伏功率ppv,并进行电池状态估算,并进行电池状态估算;

c.根据步骤b得到的功率参数,计算净功率pnet;

d.根据步骤c计算得到的净功率pnet和步骤b得到的电池状态估算值soc,采用如下规则进行协调控制:

若pnet>0且soc>socmax,则停止对电池充电;

若pnet>0且soc≤socmax,则对电池进行充电直至电池状态值soc>socmax;

若pnet≤0且soc≤socmin,则进行负荷切除;

若pnet≤0且soc>socmin,则对电池进行放电直至电池状态值soc<socmin。


技术总结
本发明公开了一种面向电力能源互联网的基于模型预测算法的电网控制方法,包括对光伏发电系统进行最大功率跟踪控制;对风能发电系统进行最大功率跟踪控制;对储能系统进行安全控制;对牵引负载进行PMSM控制;对光伏发电系统进行模型预测控制;对风能发电系统进行模型预测控制;对储能系统进行模型预测控制;实时采集光伏发电系统、风能发电系统、储能系统和牵引负载的运行参数,以功率平衡为目的实现协调控制。本发明能量管理和控制结构更加明了,三层控制结构分工明确,模型预测控制精准,能够对微网中分布式电能的功率分配进行优化,而且响应速度快、效率较高,且能够有效提升电网稳定性和可靠性。

技术研发人员:章小枫;李映雪;钟士元;王伟;王敏;周成;徐朦;汪楚锟;王雅婷;刘小春;吕胜;罗文
受保护的技术使用者:国网江西省电力有限公司经济技术研究院;国家电网有限公司
技术研发日:2020.05.25
技术公布日:2020.10.30
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