能源路由器多能形式储能系统波动快速平抑方法

技术领域

本发明涉及能源路由器相关技术领域，具体是能源路由器多能形式储能系统波动快速平抑方法。

背景技术

能源路由器的电能存储模块主要包括蓄电池和超级电容器。对于热、电、气多能形式的能源路由器储能系统，微电网中电能质量至关重要。而提高电能质量的关键在于平抑电网中的功率波动，而目前缺少对多能形式能源路由器储能系统中微电网功率波动快速平抑控制的手段。

发明内容

本发明的目的在于提供能源路由器多能形式储能系统波动快速平抑方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

能源路由器多能形式储能系统波动快速平抑方法，包括以下步骤：

步骤1，对微电网中实时运行数据进行采集，并同时采样当前微电网公共连接点处有功功率的当前采样值和前k个时刻的采样值，并组成在时间范围[t-k

步骤2，以标准滑动平均算法为基础，根据累积误差的大小动态修正预测结果，对t+Δt时刻微电网公共连接点处的有功功率进行预测得到预测值F

步骤3，采用经验模态分解算法对上述序列进行分解，得出高频分量。

作为本发明进一步的方案：所述步骤1中，k2范围为10～50。

作为本发明进一步的方案：所述步骤2中对t+Δt时刻微电网公共连接点处的有功功率进行预测的预测值F

F

式中，ave(t)——根据标准滑动平均算法计算得到的有功功率预测值的基础分量，ave(t)表示为

error(t)——t时刻的累积误差；λ——误差的补偿系数，σ——预测数据的误差范围。

作为本发明进一步的方案：所述λ取值范围为[0，1]。

作为本发明进一步的方案：所述σ误差范围为[-2kW，2kW]。

作为本发明进一步的方案：所述步骤3中，在t时刻储能系统用于平抑微电网公共连接点处功率波动输出的有功功率P

式中，P

作为本发明进一步的方案：步骤3储能系统的约束条件为：

P

0.2≤SOC≤0.9max

{T

min{T

max{V

min{V

式中，P

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用改进的滑动平均算法对负荷进行预测，利用经验模态分解法快速分析功率波动量并对储能系统给出平抑功率波动的控制指令。通过实例进行仿真分析表明：本发明通过快速对储能系统充放电实施动态控制，可有效平抑微电网的功率波动，明显改善微电网的电能质量。

附图说明

图1为改进的IEEE33节点系统算例仿真验证系统的拓扑图。

图2为新能源并网节点电压对比图。

图3为新能源并网节点电压不足的情况下储能电站的有功无功出力情况统计图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，能源路由器多能形式储能系统波动快速平抑方法，首先对微电网中实时采集的运行数据表示为：

Y

式中，Y

微电网公共连接点(PCC)处有功功率的当前采样值和前k个时刻的采样值(Y

采用改进的滑动平均算法，对t+Δt时刻PCC处的有功功率进行预测，以标准滑动平均算法为基础，根据累积误差的大小动态修正预测结果，这样可提高预测结果的精度，弥补滑动平均算法对单调变化(递增或递减)数据的跟踪速度较慢的不足。对PCC处有功功率的预测值F

F

式中，ave(t)——根据标准滑动平均算法计算得到的有功功率预测值的基础分量，ave(t)可表示为式(4)；fix(t)——根据累积误差的大小计算得出的预测值的修正分量

k

t时刻的累计误差为error(t)：

error(t)＝∑(Y

式中，

根据累计误差可计算得出修正分量fix(t)为式(6)。

式中，λ——误差的补偿系数，取值范围为[0，1]，该值越大修正效果越显著，但会出现预测数据在原始数据附近大幅波动的情况，该值越小修正效果越不明显，本文取λ＝0.5；σ——预测数据的误差范围，其大小影响储能装置平抑波动时输出功率的大小，误差范围越大，储能的输出功率变化范围越大，本文设置误差范围为[-2kW，2kW]。

PCC处有功功率的实时采样值和预测值可组成在时间范围[t-k

A

式中，k2——序列A

利用经验模态算法(EMD算法)对序列A

式中，imfi(t)和r

式中，P

储能装置的约束条件为：

P

0.2≤SOC≤0.9max

{T

min{T

max{V

min{V

式中，P

仿真分析以改进的IEEE33节点系统为例进行算例仿真验证，系统拓扑如图1所示。基准电压为12.66kV，节点电压允许范围为0.95～1.05pu，在节点6、节点25接入光伏发电系统，额定功率为300kW；节点11接入风能发电系统，额定功率为400kW；为了能充分体现储能电站对系统电压波动可作出即时反馈的优势，在新能源并网附近电压易波动的关键节点7、12、26分别接入容量为600kWh的储能系统，最大充放电功率为300kW，自放电率为0.05，充放电效率为0.95。通常系统中会接入其他无功补偿设备，以保证系统整体电压水平波动在可控范围内，本系统在节点27、31分别接入4组单组额定容量为60kVA的可投切电容器。本文提出的控制方式中长时间尺度运行时间间隔为1h，运行结果作为储能检测控制系统下发调度指令的参考值；短时间尺度运行时间间隔为15min，首先运行电压稳定控制层，检测系统中的电压状态，电压正常状态下，不改变长时间尺度运行结果，若检测出电压越限，需更新储能检测控制模块指令参考值，对各储能系统的有功/无功功率重新分配。

新能源并网节点由于其并网功率的不确定性，节点电压波动比较剧烈，因此，选取节点6、11处的电压进行对比讨论，结果如图1所示。由图1可以看出，储能电站未参与调节时，节点6在01:00、19:00-20:00、21:00-24:00，节点11在18:00-24:00电压均低于0.95pu，此时光伏出力为0，且在19:00-22:00负荷用电量较大，易导致电压不足的情况发生，影响用户用电质量。当储能电站仅进行充放电的有功调节时，虽在一定程度上可以提高电压水平，但01:00、18:00—19:00、24:00仍出现电压低于0.95pu的情况，且电压波动幅度和波动频率改善不明显。当储能电站采用本文提出的控制策略，有功无功协调控制时，电压在各个时刻都在0.95～1.05pu范围内，且电压波动幅度及波动频率在相同节点不同调节措施中都是最小的。

从节点6、11电压的波动曲线可以看出，在18:00-22:00间易出现电压不足的情况，因此主要列出此期间储能电站的有功无功出力情况，结果如图2所示。以节点6为例，如图3所示，18:00时节点电压越限，储能电站此时发出无功功率进行调节，电压控制在安全范围内，15min后短时间尺度运行的稳定控制层发现电压仍有越限行为，继续完成双层控制，重新进行功率分配，并将结果上传至储能检测控制模块，更新储能电站功率调度参考值，继续下达储能电站发出无功的指令，电压水平提升至安全范围内，18:30、18:45继续采用储能电站无功调节，19:00时通过计算判断电压正常，储能检测控制模块根据更新的有功分配结果及储能SOC下发调度指令。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。