一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法
阅读说明：本技术 一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法 (Distributed multi-bus access based energy storage self-adaptive flexible control method ) 是由 赖少川 廖兴万 徐烺 廖远桓 李斌 段曦瞳 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法,涉及电网并网控制系统,解决了在电网负荷较少时,会将储能系统所发电能反送至电网上容易引起电网过载或电能逆流的技术问题。包括防逆流策略步骤、防过载策略步骤和系统运行步骤；所述防逆流策略步骤用于确定下发至各分布式储能系统的充电功率和放电功率；所述防过载策略步骤用于确定需要下发至所有的分布式储能系统的总充电功率限值和总放电功率限值；所述系统运行步骤用于分析判断储能系统以防逆流策略和防过载策略中的哪种运行,方能同时满足防逆流和防过载功能。本发明实现储能系统的自适应柔性控制、功率的动态调节,可避免接入母线过载、放电电流反送至电网的问题。(The invention discloses a distributed multi-bus access-based energy storage self-adaptive flexible control method, relates to a power grid-connected control system, and solves the technical problem that when the load of a power grid is low, the generated energy of an energy storage system is transmitted back to the power grid, so that the overload of the power grid or the backflow of electric energy are easily caused. The method comprises the steps of anti-reflux strategy, anti-overload strategy and system operation; the anti-reflux strategy step is used for determining charging power and discharging power which are issued to each distributed energy storage system; the overload prevention strategy step is used for determining a total charging power limit value and a total discharging power limit value which need to be issued to all distributed energy storage systems; the system operation step is used for analyzing and judging which operation of an energy storage system in a counter-flow prevention strategy and an overload prevention strategy is performed, so that the counter-flow prevention function and the overload prevention function can be simultaneously met. The invention realizes the self-adaptive flexible control and the dynamic power regulation of the energy storage system, and can avoid the problems of overload of an access bus and reverse transmission of discharge current to a power grid.)
技术领域
本发明涉及电网并网控制系统，更具体地说，它涉及一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法。
背景技术
近年来，随着锂离子电池组成本的下降，储能市场逐渐增大。综合各研究机构的数据，储能成本自2010年以来一直呈下降趋势。2010～2017年锂离子电池价格下降近80％。尽管不同技术的价格有所不同，但各种类型电池的价格下降速度大致相同。根据BNEF数据，2019年，全球锂离子电池组平均价格已经较2010年下降87％，降至156美元/千瓦时，中国锂离子电池组平均价格最低，为147美元/千瓦时。
随着经济发展，区域峰时用电功率与谷时用电的功率差越来越大，使得电网企业不断扩大峰谷电价差，以鼓励谷时段用电。而锂离子电池组价格的降低，降低了储能系统的整体造价，使得储能系统在用户侧进行削峰填谷赚取电价差的方式更具可行性。
用户侧的分布式储能系统具有接入灵活，建设周期短等优点。但是储能系统接入后，如何与原电力系统的匹配而不影响原电力系统的稳定性，是亟待解决的方案。目前是根据峰谷电价时段，设置充放电时间段与充放电功率进行充放电。但在电网负荷较少时，储能管理系统将储能系统所发的电能反送至电网上，容易引起电网过载或电能逆流的情况，这种情况下但没有放电收益，还容易被电网考核。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法，解决了在电网负荷较少时，将储能系统所发电能反送至电网上容易引起电网过载或电能逆流的问题。
本发明所述的一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法，包括防逆流策略步骤、防过载策略步骤和系统运行步骤；
所述防逆流策略步骤用于根据采集到的高压进线柜实时功率、储能系统实时功率计算出下发至各分布式储能系统的充电功率和放电功率；
所述防过载策略步骤用于根据采集到的低压进线柜实时功率、储能系统实时功率计算出需要下发至所有的分布式储能系统的总充电功率限值和总放电功率限值；
所述系统运行步骤用于判断所述总放电功率限值是否满足与设定的防逆流功率之间的函数关系、总充电功率限值是否满足与设定的过载功率之间的函数关系，若满足，则分配所述总放电功率限值和总充电功率限值，并将分配结果下发至相应的分布式储能系统；否则，下发所述充电功率和放电功率至相应的分布式储能系统。
通过监测高压进线侧、低压并网侧、储能系统侧的实时功率，按照能量管理系统中设置的防逆流、防过载策略实现储能系统的自适应柔性控制，进行功率动态调节，可避免接入母线过载、放电电流反送至电网的问题。
所述防逆流策略步骤具体包括：
S11、实时采集高压进线柜实时功率、储能系统实时功率；
S12、判断解析式Ps+Pg的值是否大于等于储能系统的电能正向流动预留功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总放电功率赋值为零、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值，并返回S11；
其中，Pg为高压进线柜实时功率；Ps为储能系统实时功率；Pz为原电力系统最大允许使用功率；
S13、判断解析式Ps+Pg-Py的值是否大于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将储能系统的总放电功率赋值为解析式Ps+Pg-Py的值、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值，并返回S11；
其中，Py为电能正向流动预留功率；
S14、能量管理系统将总放电功率赋值为储能系统总额定功率、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值，根据公式确定分布式储能系统的放电功率，根据公式确定分布式储能系统的充电功率；
其中，Pfn为第n个分布式储能系统的放电功率；Pcn为第n个分布式储能系统的充电功率；Pf为总放电功率；Pc为总充电功率；Pe为储能系统总额定功率；Pen为第n个分布式储能系统额定功率。
在S14中，所述能量管理系统对总放电功率和总充电功率赋值完毕后，返回S11，以实时监控电网的情况，能有效的防止电网出现变化时电能逆流的情况，提高了系统的可靠性。
所述防过载策略步骤具体包括以下步骤：
S21、实时采集低压进线柜实时功率、储能系统实时功率；
S22、判断低压进线柜实时功率是否大于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，跳转至S27；
S23、判断储能系统实时功率是否小于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21；
其中，K为变压器保护防过载预留系数；Q为低压母线允许运行的容量；Ps为储能系统实时功率；Pd为低压进线柜实时功率；
S24、判断低压进线柜实时功率是否小于等于变压器保护防过载预留系数与低压母线允许运行的容量乘积的值，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21；
S25、判断解析式KQ-(Ps+Pd)的值是否小于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为储能系统总额定功率的负值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21；
S26、能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；
S27、判断储能系统实时功率是否大于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21；
S28、判断低压进线柜实时功率的负值是否小于等于变压器保护防过载预留系数与低压母线允许运行的容量乘积的值，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21；
S29、判断解析式KQ+(Ps+Pd)的值是否小于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值储能系统总额定功率；并返回S21；
S30、能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值。
在S26中，所述能量管理系统对总充电功率限值和总放电功率限值赋值完毕后，返回S21，以防止电网出现变化时母线出现过载的情况，提高系统的可靠性。
在S30中，所述能量管理系统对总充电功率限值和总放电功率限值赋值完毕后，返回S21，以防止电网出现变化时母线出现过载的情况，提高系统的可靠性。
所述总放电功率限值与设定的防逆流功率之间的函数关系为：
其中，Pfxi为第i个分布式储能系统的放电功率限值；为总放电功率限值；Pg为高压进线柜实时功率；Ps为储能系统实时功率；Py为电能正向流动预留功率；设定的防逆流功率为解析式Ps+Pg-Py的值；
所述总充电功率限值与设定的过载功率之间的函数关系为：
其中，Pcxi为第i个分布式储能系统的充电功率限值；为总充电功率限值；K为变压器保护防过载预留系数；Pz为原电力系统最大允许使用功率；设定的过载功率为解析式KPz的值。
所述分配总放电功率限值和总充电功率限值，并将分配结果下发至相应的分布式储能系统，具体为：
根据各个分布式储能系统额定充电功率限值、额定放电功率限值的占比对所述总充电功率限值、总放电功率限值进行分配，以得到各个分布式储能系统的充电功率限值和放电功率限值，将所述充电功率限值和放电功率限值下方至相应的分布式储能系统。
有益效果
本发明的优点在于：通过监测高压进线侧、低压并网侧、储能系统侧的实时功率，按照能量管理系统中设置的防逆流、防过载策略实现储能系统的自适应柔性控制，进行功率动态调节，可避免接入母线过载、放电电流反送至电网的问题。
附图说明
图1为本发明的分布式储能系统接入原电力系统的示意图；
图2为本发明的控制策略流程图；
图3为本发明的防逆流策略步骤流程图；
图4为本发明的防过载策略步骤流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
参阅图1-图3，本发明的一种基于分布式多母线接入储能自适应柔性控制方法，包括防逆流策略步骤、防过载策略步骤和系统运行步骤。其中，防逆流策略步骤用于根据采集到的高压进线柜实时功率、储能系统实时功率计算出下发至各分布式储能系统的充电功率和放电功率。需要说明的是，本实施例的储能系统为所有分布式储能系统的统称。
防逆流策略步骤具体包括：
S11、实时采集高压进线柜实时功率、储能系统实时功率。其中，当高压进线柜实时功率为正值时为电能流入，且当高压进线柜实时功率为负值时为电能反送；当储能系统实时功率为正值时为放电状态，且当储能系统实时功率为负值为充电状态。
S12、判断解析式Ps+Pg的值是否大于等于储能系统的电能正向流动预留功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总放电功率赋值为零、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值，并返回S11，重新进行采集判断。
解析式和解析式中的Pg为高压进线柜实时功率；Ps为储能系统实时功率；Pz为原电力系统最大允许使用功率。
S13、判断解析式Ps+Pg-Py的值是否大于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将储能系统的总放电功率赋值为解析式Ps+Pg-Py的值、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值，并返回S11，重新进行采集判断。
解析式中的Py为电能正向流动预留功率。
S14、能量管理系统将总放电功率赋值为储能系统总额定功率、总充电功率赋值为解析式-[Pz-(Ps+Pg)]的值。此时，储能系统的总充放电功率赋值完毕。能量管理系统根据各分布式储能系统的额定功率的占比对总充放电功率进行分配。具体如下：
根据公式确定分布式储能系统的放电功率，根据公式确定分布式储能系统的充电功率。
其中，Pfn为第n个分布式储能系统的放电功率；Pcn为第n个分布式储能系统的充电功率；Pf为总放电功率，且0≤Pf≤Pe；Pc为总充电功率，且-Pe≤Pf≤0；Pe为储能系统总额定功率；Pen为第n个分布式储能系统额定功率。
此外，在能量管理系统对总放电功率和总充电功率赋值完毕后，继续返回S11，继续采集高压进线柜和储能系统的实时功率，以实时监控电网的情况，能有效的防止电网出现变化时电能逆流的情况，提高了系统的可靠性。
防过载策略步骤用于根据采集到的低压进线柜实时功率、储能系统实时功率计算出需要下发至所有的分布式储能系统的总充电功率限值和总放电功率限值。防过载策略步骤具体包括以下步骤：
S21、实时采集低压进线柜实时功率、储能系统实时功率。其中，当低压进线柜实时功率为正值时为电能流入，当低压进线柜实时功率为负值时为电能反送。
S22、判断低压进线柜实时功率是否大于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，跳转至S27。即当低压进线柜实时功率大于等于零时，能量管理系统通过S23-S26对总充放电功率限值进行赋值；当当低压进线柜实时功率小于零时，能量管理系统通过S27-S30对总充放电功率限值进行赋值。
S23、判断储能系统实时功率是否小于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21，重新进行采集判断。
其中，解析式和解析式中的K为变压器保护防过载预留系数；Q为低压母线允许运行的容量；Ps为储能系统实时功率；Pd为低压进线柜实时功率。
S24、判断低压进线柜实时功率是否小于等于变压器保护防过载预留系数与低压母线允许运行的容量乘积的值，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21，重新进行采集判断。
S25、判断解析式KQ-(Ps+Pd)的值是否小于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为储能系统总额定功率的负值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21。
S26、能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值。此时，总充放电功率限值赋值完毕，可进行系统运行步骤，以确定系统最终以防逆流策略或防过载策略运行。
此外，在该步骤中，能量管理系统对总充电功率限值和总放电功率限值赋值完毕后，继续返回S21，以实时监控电网的情况，防止电网出现变化时母线出现过载的情况，有效的提高了系统的可靠性。
S27、判断储能系统实时功率是否大于等于零，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21。
S28、判断低压进线柜实时功率的负值是否小于等于变压器保护防过载预留系数与低压母线允许运行的容量乘积的值，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值；并返回S21。
S29、判断解析式KQ+(Ps+Pd)的值是否小于等于储能系统总额定功率，若是，则进行下一步骤；否则，能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值储能系统总额定功率；并返回S21。
S30、能量管理系统将总充电功率限值赋值为解析式-[KQ-(Ps+Pd)]的值、总放电功率限值赋值为解析式KQ+(Ps+Pd)的值。在能量管理系统对总充电功率限值和总放电功率限值赋值完毕后，返回S21。
在通过防逆流策略步骤和防过载策略步骤根据电网的实时情况进行的计算分析后，能量管理系统即可通过系统运行步骤对上述分析结果进行进一步的分析，以确定最终能实现防逆流、防过载的运行方式。具体的，系统运行步骤用于判断总放电功率限值是否满足与设定的防逆流功率之间的函数关系、总充电功率限值是否满足与设定的过载功率之间的函数关系，若满足，则分配总放电功率限值和总充电功率限值，并将分配结果下发至相应的分布式储能系统；否则，下发充电功率和放电功率至相应的分布式储能系统。
其中，分配总放电功率限值和总充电功率限值，并将分配结果下发至相应的分布式储能系统，具体为：
根据各个分布式储能系统额定充电功率限值、额定放电功率限值的占比对总充电功率限值、总放电功率限值进行分配，以得到各个分布式储能系统的充电功率限值和放电功率限值，将充电功率限值和放电功率限值下方至相应的分布式储能系统。
总放电功率限值与设定的防逆流功率之间的函数关系为：
其中，Pfxi为第i个分布式储能系统的放电功率限值；为总放电功率限值；Pg为高压进线柜实时功率；Ps为储能系统实时功率；Py为电能正向流动预留功率；设定的防逆流功率为解析式Ps+Pg-Py的值。
总充电功率限值与设定的过载功率之间的函数关系为：
其中，Pcxi为第i个分布式储能系统的充电功率限值；为总充电功率限值；K为变压器保护防过载预留系数；Pz为原电力系统最大允许使用功率；设定的过载功率为解析式KPz的值。
即，当总充放电功率限值满足上述两个函数关系式时，能量管理系统以防过载策略运行；当总充放电功率限值不满足上述两个函数关系式时，能量管理系统以防逆流策略运行。但是，因能量管理系统同时通过防逆流策略步骤和防过载策略步骤对电网的实时情况进行监测，因此，不管其以何种策略运行，均具备了防逆流和防过载功能。且在能量管理系统运行过程中，不断的对电网进行监控，使得系统具有动态柔性调节充放电功率、防过载、防逆流功能，可以与原电力系统相互配合，保证了储能系统正常工作和原电力系统的稳定。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。