本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)新能源機(jī)組與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)切換控制方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，綠色低碳能源建設(shè)在全球范圍內(nèi)受到廣泛重視。與此同時(shí)，傳統(tǒng)電源模式的弊端也暴露無(wú)遺。因此，采用可再生能源發(fā)電技術(shù)的電網(wǎng)有很大的利用空間。電網(wǎng)一般由一組負(fù)載、儲(chǔ)能設(shè)備和一些多電源組成。由于電網(wǎng)包含多種類型的發(fā)電組件和儲(chǔ)能設(shè)備，系統(tǒng)的終端比傳統(tǒng)電網(wǎng)復(fù)雜得多，它們之間的相互作用通常反映出更復(fù)雜的混合動(dòng)態(tài)行為。由于包括光伏和風(fēng)電在內(nèi)的電源輸出功率高度依賴于隨機(jī)的自然環(huán)境，因此它們經(jīng)常提供間歇性和隨機(jī)性的電力輸送。因此，電網(wǎng)非常有必要提供靈活可靠的控制策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電網(wǎng)新能源機(jī)組與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)切換控制方法，最大限度地利用可再生能源來(lái)提供高質(zhì)量的電力以滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的需求，有效利用儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)填補(bǔ)電力不足缺陷，并有效保證其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)新能源機(jī)組與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)切換控制方法，包括：

4、通過(guò)預(yù)先在電網(wǎng)中搭建的基于多智能體系統(tǒng)的兩級(jí)分層控制結(jié)構(gòu)，對(duì)電網(wǎng)中每個(gè)母線的動(dòng)態(tài)電壓進(jìn)行檢測(cè)；

5、基于檢測(cè)的動(dòng)態(tài)電壓，計(jì)算各母線電壓的移動(dòng)平均值；

6、通過(guò)所述移動(dòng)平均值和預(yù)先測(cè)量的實(shí)際電壓，計(jì)算實(shí)際電壓與移動(dòng)平均值之間的差異百分比；

7、基于實(shí)際電壓與移動(dòng)平均值之間的差異百分比，計(jì)算電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；

8、根據(jù)所述電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)判斷電壓是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定則觸發(fā)協(xié)調(diào)切換控制指令。

9、進(jìn)一步的，所述電網(wǎng)包括不同類型的電源和各種儲(chǔ)能設(shè)備，所述儲(chǔ)能設(shè)備包括用于長(zhǎng)期能源的電池、用于快速動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)的超級(jí)電容器和飛輪，所述電源和儲(chǔ)能設(shè)備能夠根據(jù)其制約的氣候條件或系統(tǒng)所需的功率變化以不同模式運(yùn)行。

10、進(jìn)一步的，所述兩級(jí)分層控制結(jié)構(gòu)包括電網(wǎng)上層協(xié)調(diào)控制層與下層單元控制層，所述上層協(xié)調(diào)控制層包括電網(wǎng)中央控制器，用于根據(jù)電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定區(qū)域生成離散指令，并發(fā)送至下層單元控制層，所述下層單元控制層包括電源智能體、儲(chǔ)能智能體、公用電網(wǎng)智能體和負(fù)荷智能體，用于根據(jù)上層協(xié)調(diào)控制層的離散指令切換模式。

11、進(jìn)一步的，所述基于檢測(cè)的動(dòng)態(tài)電壓，計(jì)算各母線電壓的移動(dòng)平均值，包括：

12、對(duì)電網(wǎng)中第i個(gè)母線的動(dòng)態(tài)電壓進(jìn)行檢測(cè)，公式如下：

13、（1）；

14、其中，為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在第n個(gè)時(shí)刻的電壓，t表示矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算；

15、計(jì)算第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)時(shí)刻從n個(gè)可用測(cè)量中得到的移動(dòng)平均值公式如下：

16、（2）；

17、其中，為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在第k個(gè)時(shí)刻的電壓，n，m為可用測(cè)量數(shù)。

18、進(jìn)一步的，所述基于實(shí)際電壓與移動(dòng)平均值之間的差異百分比，計(jì)算電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，包括：

19、計(jì)算節(jié)點(diǎn)i測(cè)量的實(shí)際電壓與第j個(gè)時(shí)刻的移動(dòng)平均值之間的差異百分比公式如下：

20、（3）；

21、其中，為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)時(shí)刻的實(shí)際電壓；

22、通過(guò)差異百分比，計(jì)算j時(shí)刻的第i個(gè)母線電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，公式如下：

23、（4）；

24、其中，/為節(jié)點(diǎn)i測(cè)量電壓與第k/k+1個(gè)時(shí)刻的移動(dòng)平均值之間的差異百分比。

25、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)判斷電壓是否穩(wěn)定，包括：設(shè)定安全電壓閾值為，若，則電壓不穩(wěn)定；如果，電壓穩(wěn)定。

26、進(jìn)一步的，所述下層單元控制層包括新能源風(fēng)電單元、光伏機(jī)組單元、儲(chǔ)能單元，所述新能源風(fēng)電單元、光伏機(jī)組單元、儲(chǔ)能單元通過(guò)模糊petri網(wǎng)模型建立。

27、進(jìn)一步的，所述協(xié)調(diào)切換控制指令包括：

28、指令1：將儲(chǔ)能單元切換到充電模式，并停止之前的放電模式；

29、指令2：將儲(chǔ)能單元切換至放電模式；

30、指令3：將超級(jí)電容器和飛輪切換至充電模式；

31、指令4：將超級(jí)電容器和飛輪切換到放電模式；

32、指令5：要求燃料電池切換到啟動(dòng)模式；

33、指令6：要求燃料電池切換到待機(jī)模式；

34、指令7：強(qiáng)制非關(guān)鍵負(fù)載單元轉(zhuǎn)為甩負(fù)荷模式；

35、指令8：要求電網(wǎng)代理以孤島模式運(yùn)行；

36、指令9：要求電網(wǎng)代理接入主電網(wǎng)。

37、進(jìn)一步的，所述方法還包括：

38、當(dāng)上層協(xié)調(diào)控制層檢測(cè)到接近報(bào)警值的上級(jí)電網(wǎng)故障時(shí)，電網(wǎng)中央控制器啟動(dòng)解列模式令牌，按順序向電網(wǎng)注入功率的下級(jí)機(jī)組逆變器控制，上層協(xié)調(diào)控制層控制指令是基于所有節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定域，能量管理通過(guò)系統(tǒng)功率平衡來(lái)判斷，公式如下：

39、（9）；

40、其中，和分別為風(fēng)電、光伏功率，為本地負(fù)載的所需功率，表示負(fù)載的數(shù)量，為儲(chǔ)能的放電功率，為燃料電池功率，為儲(chǔ)能單元工作模式的信號(hào)，如果等于0，則放電模式被激活，否則，充電模式被激活；

41、當(dāng)公用電網(wǎng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)控制中心監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的頻率和電壓是否等于市電電網(wǎng)，然后向其發(fā)送指令9；

42、當(dāng)上層協(xié)調(diào)控制層檢測(cè)到電網(wǎng)接近閾值時(shí)，它會(huì)向下層單元控制層發(fā)送指令8，各階段的控制輸入如下所示：

43、（10）；

44、（11）；

45、（12）；

46、（13）；

47、其中，為當(dāng)電源系統(tǒng)提供的功率大于本地負(fù)荷所需功率時(shí)的控制輸入，為當(dāng)電源系統(tǒng)提供的功率小于本地負(fù)荷所需功率時(shí)的控制輸入，為當(dāng)電源系統(tǒng)與電池提供的功率小于本地負(fù)荷所需功率時(shí)的控制輸入，為當(dāng)電源系統(tǒng)與儲(chǔ)能設(shè)備提供的功率小于本地負(fù)荷所需功率時(shí)的控制輸入，為電源系統(tǒng)控制輸入，和分別為電源系統(tǒng)提供的功率與本地負(fù)荷所需的功率，為電池控制輸入，為電池功率，為儲(chǔ)能設(shè)備控制輸入，為燃料電池控制輸入；

48、在模糊petri網(wǎng)模型中，新能源風(fēng)電單元、光伏機(jī)組單元以最大功率點(diǎn)跟蹤模式運(yùn)行，此時(shí)的狀態(tài)是風(fēng)電和光伏逆變器的控制輸入端與電網(wǎng)母線相連，電源智能體將能量傳遞給儲(chǔ)能智能體；

49、上層協(xié)調(diào)控制層確定電網(wǎng)輸出功率滿足公式(11)，然后向儲(chǔ)能智能體發(fā)送指令1，令其等于1，儲(chǔ)能的優(yōu)先級(jí)取決于如下式所示：

50、（14）；

51、其中，、為時(shí)刻m、i儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)，n2為時(shí)刻數(shù)，為當(dāng)前儲(chǔ)能的狀態(tài)占所有狀態(tài)的比例，該比例越大，值越高；

52、如果風(fēng)電和光伏的額外功率超過(guò)電池容量，上層協(xié)調(diào)控制層根據(jù)風(fēng)電和光伏的輸出功率達(dá)到公式（12）的條件，向超級(jí)電容器和飛輪發(fā)送指令3，向儲(chǔ)能智能體發(fā)送指令2，多智能體系統(tǒng)將置為0，激活模糊petri網(wǎng)模型，出現(xiàn)以下兩種情況：

53、(a)，為時(shí)刻k儲(chǔ)能的放電功率，上層協(xié)調(diào)控制層向處于最小值的儲(chǔ)能智能體發(fā)送指令1；

54、(b)，這是公式(13)的臨界狀態(tài)，上層協(xié)調(diào)控制層根據(jù)優(yōu)先級(jí)向相關(guān)智能體發(fā)送指令4和6，通過(guò)公式(14)，如果電力短缺持續(xù)存在，或者達(dá)到警戒值，下一個(gè)令牌將被激活，最后，多智能體系統(tǒng)將燃料電池的待機(jī)模式切換為啟動(dòng)模式；

55、當(dāng)所有發(fā)電機(jī)的輸出功率滿足負(fù)荷消耗時(shí)，按照指令6、3和1的優(yōu)先級(jí)依次切換為暫停輸出模式；

56、當(dāng)超過(guò)，電網(wǎng)輸出功率無(wú)法滿足負(fù)荷需求，系統(tǒng)超過(guò)安全閾值，電網(wǎng)無(wú)法承載所有負(fù)荷，上層協(xié)調(diào)控制層將向非關(guān)鍵負(fù)荷智能體發(fā)送指令7，以適應(yīng)在正常運(yùn)行模式下運(yùn)行的關(guān)鍵負(fù)荷；

57、當(dāng)電網(wǎng)趨于穩(wěn)定，多智能體系統(tǒng)檢測(cè)到信息并接收下層單元控制層的報(bào)價(jià)，電網(wǎng)重新接受之前被切斷的非關(guān)鍵負(fù)荷，然后向本地智能體發(fā)送指令9，使其作為負(fù)荷重新接入電網(wǎng)。

58、第二方面，本發(fā)明提供一種電網(wǎng)新能源機(jī)組與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)切換控制裝置，包括：

59、檢測(cè)模塊，用于通過(guò)預(yù)先在電網(wǎng)中搭建的基于多智能體系統(tǒng)的兩級(jí)分層控制結(jié)構(gòu)，對(duì)電網(wǎng)中每個(gè)母線的動(dòng)態(tài)電壓進(jìn)行檢測(cè)；

60、第一計(jì)算模塊，用于基于檢測(cè)的動(dòng)態(tài)電壓，計(jì)算各母線電壓的移動(dòng)平均值；

61、第二計(jì)算模塊，用于通過(guò)所述移動(dòng)平均值和預(yù)先測(cè)量的實(shí)際電壓，計(jì)算實(shí)際電壓與移動(dòng)平均值之間的差異百分比；

62、第三計(jì)算模塊，用于基于實(shí)際電壓與移動(dòng)平均值之間的差異百分比，計(jì)算電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；

63、切換控制模塊，用于根據(jù)所述電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)判斷電壓是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定則觸發(fā)協(xié)調(diào)切換控制指令。

64、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

65、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：

66、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序/指令；

67、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序/指令以實(shí)現(xiàn)前述中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

68、第五方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

69、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

70、（1）本發(fā)明提出的基于多智能體系統(tǒng)的兩級(jí)分層控制架構(gòu)，能夠有效解決電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)多種運(yùn)行模式的復(fù)雜切換控制問(wèn)題。

71、（2）本發(fā)明制定了電壓安全評(píng)估指標(biāo)，能夠很好地表征不同的電源單元接入電網(wǎng)時(shí)對(duì)電能質(zhì)量中電壓的影響，以支撐協(xié)調(diào)控制指令的實(shí)施。

72、（3）本發(fā)明提出了一種切換各機(jī)組運(yùn)行模式的能源管理策略以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的不確定性和緊急情況，有效保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，為本地負(fù)荷提供高效、安全的能力來(lái)源。