CN107656436B - 一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置 - Google Patents

一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置 Download PDF

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Abstract

本发明提供一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置，先确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；然后根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定。本发明可以切实改善虚拟电厂频率、电压稳定性问题，对虚拟电厂的暂态稳定性和故障恢复产生一系列的深刻影响，赋予虚拟电厂自优化、自恢复、自适应的能力，且本发明提供的技术方案可提高分布式电源的可接纳能力，可合理分配电能，提高系统供电质量，增强供电可靠性。

Description

一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置
技术领域
本发明涉及虚拟电厂技术领域，具体涉及一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置。
背景技术
随着分布式储能(Distributed Energy Storage，DES)、分布式发电(DistributedGenerator，DG)和可控负荷(Dispatchable Load，DL)等关键技术的发展，虚拟电厂(Virtual Power Plant，VPP)技术日趋为人们所关注，虚拟电厂概念打破了传统电力系统中物理概念上的发电厂之间、以及发电侧和用电侧之间的界限，充分利用能源互联、智能传感器、大数据、智能决策等先进技术手段，通过能量管理系统(Energy Management System，EMS)将DES、DG和DL有机结合在一起，已经成为由智能电网向能源互联网迈进的关键因素。
当多台DG组合形成VPP接入电网时，面临的关键问题是EMS如何在由DES、DG和DL形成的系统暂态特征更为复杂的情况下实现DG之间的自主协同控制：
1)由于VPP内分布了多个DG，改变了传统电力系统单电源辐射状的拓扑结构，于是就呈现“多电源点并供环网”状态，引入的各种电力电子部件在增强VPP响应速度和灵活性的同时，大大削弱了上述系统的整体惯性，上述系统发生扰动时VPP容易出现振荡失稳现象，现有技术中更多的是借助DG本身电感和电容等储能元件，通过下垂控制稳定DG的电压和频率，然而电感和电容这类储能元件尚不足以支撑VPP的稳定运行；
2)电网中小容量调频采用同步发电机的装机比例正在逐渐降低，缺乏类似燃气轮机这样可灵活调度的小容量旋转备用电源，这与VPP的低惯量特点形成了突出的矛盾，导致电力系统的“有效惯量”不断减少，对VPP的安全稳定运行带来了挑战。因此，需在VPP的交、直流母线配备一定容量的DG，确保DG频率和电压的稳定；
2)在协调控制层面，虚拟电厂概念强调对外呈现统一的功能和效果，VPP中的DES在布局和电气上往往相对分散，且现有技术中的控制策略各异，难以集中地实现自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)，DES、DG和DL需具备统一的控制参数指标和协同调度算法，以保证上述系统运行的一致性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法和装置，先确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围，然后根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数，实现基于分布式储能的虚拟电厂的模拟惯量协调控制，分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法，包括：
确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；
所述分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，所述分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定；
所述确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围包括：
根据虚拟电厂的小信号模型得到虚拟电厂的根轨迹计算结果，并由根轨迹计算结果确定分布式储能系统的特性参数和特性参数的稳定范围；
所述分布式储能系统的特性参数包括模拟惯量、SOC参量、系统容量、额定功率和电池容量。
所述虚拟电厂的小信号模型通过下述方法进行构建，包括：
根据虚拟电厂的结构确定分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统各自的空间状态方程；
根据分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统的空间状态方程，并结合虚拟电厂所面对的扰动对模拟惯量的功能需求，建立虚拟电厂的小信号模型。
根据特性参数的稳定范围确定如下式的分布式控制器的空间状态方程：
Figure GDA0002736786390000021
其中，xi(t)为t时刻分布式控制器i的信息状态值；xj(t)为t时刻分布式控制器j的信息状态值；
Figure GDA0002736786390000022
为t时刻分布式控制器i信息状态值的导数；Aii、Bii、Aij均为系数矩阵，均根据所述特性参数的稳定范围确定；uii(t)为t时刻分布式控制器i的反馈输入，且uii(t)＝Kiixi(t)，Kii为分布式控制器i的状态反馈增益矩阵，i,j＝1,2,…,n，n为分布式控制器的总数。
根据分布式协调控制器的空间状态方程确定如下式的分布式控制器的线性函数：
Figure GDA0002736786390000031
其中，
Figure GDA0002736786390000032
为加入协调控制后t时刻分布式控制器i信息状态值的导数，Bij为系数矩阵，Kij为分布式控制器的状态反馈增益矩阵。
所述根据所述分布式控制器的线性函数确定满足模拟惯量协调控制条件的协调控制系数包括：
将分布式控制器的线性函数转换为分布式控制器的Hadamard积形式；
设置Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件和不等式约束条件；
求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure GDA0002736786390000033
直至Pij和
Figure GDA0002736786390000034
同时满足模拟惯量协调控制条件，则输出
Figure GDA0002736786390000035
将分布式控制器的线性函数转换为如下分布式控制器的Hadamard积形式：
Figure GDA0002736786390000036
其中，x(t)为xi(t)转置构成的向量，且
Figure GDA0002736786390000037
Figure GDA00027367863900000311
表示xi(t)的转置，o表示Hadamard积，A为Aij构成的矩阵，B为Bij构成的矩阵，K为Kij构成的矩阵，且：
Figure GDA0002736786390000038
Figure GDA0002736786390000039
Figure GDA00027367863900000310
设置如下式的Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件：
Figure GDA0002736786390000041
Figure GDA0002736786390000042
其中，Pij为正定矩阵，L(Pij)为Pij构成的矩阵，Π为内积，B(Pij,Kij)为Pij和Kij构成的矩阵；
根据协调控制条件设置如下的不等式约束条件：
minλ
s.t.-L(Pij)＜λI,B(Pij,Kij)＜λI
其中，λ为-L(Pij)和B(Pij,Kij)的特征值最大值上限，I为单位矩阵。
求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure GDA0002736786390000043
直至Pij和
Figure GDA0002736786390000044
同时满足模拟惯量协调控制条件则输出
Figure GDA0002736786390000045
包括：
求解满足
Figure GDA0002736786390000046
的Pij，并更新
Figure GDA0002736786390000047
的迭代次数；
求解满足
Figure GDA0002736786390000048
的
Figure GDA0002736786390000049
并更新
Figure GDA00027367863900000410
的迭代次数；
直至
Figure GDA00027367863900000411
和
Figure GDA00027367863900000412
同时满足不等式
Figure GDA00027367863900000413
和
Figure GDA00027367863900000414
则输出
Figure GDA00027367863900000415
本发明还提供一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制装置，包括：
第一确定模块，用于确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
第二确定模块，用于根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；
所述分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，所述分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案先确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围，然后根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数，实现基于分布式储能的虚拟电厂的模拟惯量协调控制，分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定；
本发明确定了分布式储能系统的特性参数和特性参数的稳定范围，有助于包含分布式发电、储能与智能负荷的虚拟电厂构建参量统一的模拟惯量协调控制模型，实现EMS控制策略以及暂态控制过程的优化求解；
本发明提供的技术方案可以切实改善虚拟电厂频率、电压稳定性问题，对虚拟电厂的暂态稳定性和故障恢复产生一系列的深刻影响，赋予虚拟电厂自优化、自恢复、自适应的能力；
本发明提供的技术方案可提高分布式电源的可接纳能力，可合理分配电能，提高系统供电质量，增强供电可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法，该虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法的具体流程图如图1，具体过程如下：
S101：确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
S102：根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；
上述分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，其中的分布式控制器的空间状态方程通过S101确定的特性参数的稳定范围确定。
上述S101中，确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围具体过程如下：
根据虚拟电厂的小信号模型得到虚拟电厂的根轨迹计算结果，并由根轨迹计算结果确定分布式储能系统的特性参数和特性参数的稳定范围；
上述的分布式储能系统的特性参数包括模拟惯量、SOC参量、系统容量、额定功率和电池容量。
上述的虚拟电厂的小信号模型通过下述方法进行构建，具体过程为：
1)根据虚拟电厂的结构确定分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统各自的空间状态方程；
2)根据分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统的空间状态方程，并结合虚拟电厂所面对的扰动对模拟惯量的功能需求，建立虚拟电厂的小信号模型。
上述的分布式控制器的空间状态方程根据特性参数的稳定范围确定，具体如下式：
Figure GDA0002736786390000061
其中，xi(t)为t时刻分布式控制器i的信息状态值；xj(t)为t时刻分布式控制器j的信息状态值；
Figure GDA0002736786390000062
为t时刻分布式控制器i信息状态值的导数；Aii、Bii、Aij均为系数矩阵，均根据所述特性参数的稳定范围确定；uii(t)为t时刻分布式控制器i的反馈输入，且uii(t)＝Kiixi(t)，Kii为分布式控制器i的状态反馈增益矩阵，i,j＝1,2,…,n，n为分布式控制器的总数。
上述的分布式控制器的线性函数根据分布式协调控制器的空间状态方程确定，具体如下式：
Figure GDA0002736786390000063
其中，
Figure GDA0002736786390000064
为加入协调控制后t时刻分布式控制器i信息状态值的导数，Bij为系数矩阵，Kij为分布式控制器的状态反馈增益矩阵。
上述S102中，根据所述分布式控制器的线性函数确定满足模拟惯量协调控制条件的协调控制系数具体过程如下：
1)将分布式控制器的线性函数转换为分布式控制器的Hadamard积形式，具体过程如下：
将分布式控制器的线性函数转换为如下分布式控制器的Hadamard积形式：
Figure GDA0002736786390000065
其中，x(t)为xi(t)转置构成的向量，且
Figure GDA0002736786390000066
Figure GDA0002736786390000068
表示xi(t)的转置，o表示Hadamard积，A为Aij构成的矩阵，B为Bij构成的矩阵，K为Kij构成的矩阵，且：
Figure GDA0002736786390000067
Figure GDA0002736786390000071
Figure GDA0002736786390000072
2)设置Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件和不等式约束条件；
Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件如下式：
Figure GDA0002736786390000073
Figure GDA0002736786390000074
其中，Pij为正定矩阵，L(Pij)为Pij构成的矩阵，Π为内积，B(Pij,Kij)为Pij和Kij构成的矩阵；
不等式约束条件如下式：
minλ
s.t.-L(Pij)＜λI,B(Pij,Kij)＜λI
其中，λ为-L(Pij)和B(Pij,Kij)的特征值最大值上限，I为单位矩阵。
3)求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure GDA0002736786390000075
直至Pij和
Figure GDA0002736786390000076
同时满足模拟惯量协调控制条件，则输出
Figure GDA0002736786390000077
表示k次迭代过程中的分布式控制器的状态反馈增益矩阵，该过程具体如下：
3-1)求解满足
Figure GDA0002736786390000078
的Pij，并更新
Figure GDA0002736786390000079
的迭代次数；
3-2)求解满足
Figure GDA00027367863900000710
的
Figure GDA00027367863900000711
并更新
Figure GDA00027367863900000712
的迭代次数；
3-3)直至
Figure GDA0002736786390000081
和
Figure GDA0002736786390000082
同时满足不等式
Figure GDA0002736786390000083
和
Figure GDA0002736786390000084
则输出
Figure GDA0002736786390000085
本发明实施例还提供一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制装置，主要包括第一确定模块和第二确定模块，下面分别介绍上述两个模块的功能：
其中的第一确定模块，主要用于确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
其中的第二确定模块，主要用于根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；其中的分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，其中的分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定。
上述的第一确定模块确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围具体过程如下：
根据虚拟电厂的小信号模型得到虚拟电厂的根轨迹计算结果，并由根轨迹计算结果确定分布式储能系统的特性参数和特性参数的稳定范围；
其中的分布式储能系统的特性参数包括模拟惯量、SOC参量、系统容量、额定功率和电池容量。
上述的虚拟电厂的小信号模型通过下述方法进行构建，具体过程如下：
1)根据虚拟电厂的结构确定分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统各自的空间状态方程；
2)根据分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统的空间状态方程，并结合虚拟电厂所面对的扰动对模拟惯量的功能需求，建立虚拟电厂的小信号模型。
上述的分布式控制器的空间状态方程根据特性参数的稳定范围确定，具体如下式：
Figure GDA0002736786390000086
其中，xi(t)为t时刻分布式控制器i的信息状态值；xj(t)为t时刻分布式控制器j的信息状态值；
Figure GDA0002736786390000087
为t时刻分布式控制器i信息状态值的导数；Aii、Bii、Aij均为系数矩阵，均根据所述特性参数的稳定范围确定；uii(t)为t时刻分布式控制器i的反馈输入，且uii(t)＝Kiixi(t)，Kii为分布式控制器i的状态反馈增益矩阵，i,j＝1,2,…,n，n为分布式控制器的总数。
上述分布式控制器的线性函数根据分布式协调控制器的空间状态方程确定，具体如下式：
Figure GDA0002736786390000088
其中，
Figure GDA0002736786390000091
为加入协调控制后t时刻分布式控制器i信息状态值的导数，Bij为系数矩阵，Kij为分布式控制器的状态反馈增益矩阵。
上述第二确定模块根据所述分布式控制器的线性函数确定满足模拟惯量协调控制条件的协调控制系数具体过程如下：
1)将分布式控制器的线性函数转换为分布式控制器的Hadamard积形式，具体过程如下：
将分布式控制器的线性函数转换为如下分布式控制器的Hadamard积形式：
Figure GDA0002736786390000092
其中，x(t)为xi(t)转置构成的向量，且
Figure GDA0002736786390000093
Figure GDA0002736786390000099
表示xi(t)的转置，o表示Hadamard积，A为Aij构成的矩阵，B为Bij构成的矩阵，K为Kij构成的矩阵，且：
Figure GDA0002736786390000094
Figure GDA0002736786390000095
Figure GDA0002736786390000096
2)设置Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件和不等式约束条件；
Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件如下式：
Figure GDA0002736786390000097
Figure GDA0002736786390000098
其中，Pij为正定矩阵，L(Pij)为Pij构成的矩阵，Π为内积，B(Pij,Kij)为Pij和Kij构成的矩阵；
不等式约束条件如下式：
minλ
s.t.-L(Pij)＜λI,B(Pij,Kij)＜λI
其中，λ为-L(Pij)和B(Pij,Kij)的特征值最大值上限，I为单位矩阵。
3)求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure GDA0002736786390000101
直至Pij和
Figure GDA0002736786390000102
同时满足模拟惯量协调控制条件，则输出
Figure GDA0002736786390000103
表示k次迭代过程中的分布式控制器的状态反馈增益矩阵，该过程具体如下：
3-1)求解满足
Figure GDA0002736786390000104
的Pij，并更新
Figure GDA0002736786390000105
的迭代次数；
3-2)求解满足
Figure GDA0002736786390000106
的
Figure GDA0002736786390000107
并更新
Figure GDA0002736786390000108
的迭代次数；
3-3)直至
Figure GDA0002736786390000109
和
Figure GDA00027367863900001010
同时满足不等式
Figure GDA00027367863900001011
和
Figure GDA00027367863900001012
则输出
Figure GDA00027367863900001013
本发明实施例通过虚拟电厂的分布式控制将分布式储能汇聚成系统，引入模拟惯量作为统一的指标来协调控制虚拟电厂所辖范围内的分布式储能，参照同步发电机本体模拟惯量模型，实现虚拟电厂协同控制目标和输出特性的统一，得到模拟惯量协调控制系数
Figure GDA00027367863900001014
当电网出现各类扰动时，分布式储能通过模拟惯量控制吸收或释放有功或无功功率，来模拟传统发电系统的惯性和阻尼特征，提供频率和电压支撑以协助虚拟电厂稳定运行。还可以根据本发明确定的模拟惯量协调控制系数建立模拟惯量协调控制模型，并验证模拟惯量协调控制模型的稳定性，具体步骤包括：根据
Figure GDA00027367863900001015
确定分布式控制器的反馈控制，根据反馈控制得到模拟惯量协调控制模型，并确定模拟惯量协调控制模型的稳定性，得到稳定性确定结果；根据稳定性确定结果验证模拟惯量协调控制模型的有效性，实现虚拟电厂的整体协同运行。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法，其特征在于，包括：
确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；
所述分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，所述分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定；
根据特性参数的稳定范围确定如下式的分布式控制器的空间状态方程：
Figure FDA0002748733390000011
其中，xi(t)为t时刻分布式控制器i的信息状态值；xj(t)为t时刻分布式控制器j的信息状态值；
Figure FDA0002748733390000012
为t时刻分布式控制器i信息状态值的导数；Aii、Bii、Aij均为系数矩阵，均根据所述特性参数的稳定范围确定；uii(t)为t时刻分布式控制器i的反馈输入，且uii(t)＝Kiixi(t)，Kii为分布式控制器i的状态反馈增益矩阵，i,j＝1,2,…,n，n为分布式控制器的总数；
根据分布式协调控制器的空间状态方程确定如下式的分布式控制器的线性函数：
Figure FDA0002748733390000013
其中，
Figure FDA0002748733390000014
为加入协调控制后t时刻分布式控制器i信息状态值的导数，Bij为系数矩阵，Kij为分布式控制器j的状态反馈增益矩阵；
所述根据所述分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数包括：
将分布式控制器的线性函数转换为分布式控制器的Hadamard积形式；
设置Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件和不等式约束条件；
求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure FDA0002748733390000015
直至Pij和
Figure FDA0002748733390000016
同时满足模拟惯量协调控制条件，则输出
Figure FDA0002748733390000017
将分布式控制器的线性函数转换为如下分布式控制器的Hadamard积形式：
Figure FDA0002748733390000018
其中，x(t)为xi(t)转置构成的向量，且
Figure FDA0002748733390000019
Figure FDA00027487333900000110
表示xi(t)的转置，o表示Hadamard积，A为Aij构成的矩阵，B为Bij构成的矩阵，K为Kij构成的矩阵，且：
Figure FDA0002748733390000021
Figure FDA0002748733390000022
Figure FDA0002748733390000023
设置如下式的Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件：
Figure FDA0002748733390000024
Figure FDA0002748733390000025
其中，Pij为正定矩阵，L(Pij)为Pij构成的矩阵，Π为内积，B(Pij,Kij)为Pij和Kij构成的矩阵；
根据协调控制条件设置如下的不等式约束条件：
minλ
s.t.-L(Pij)＜λI,B(Pij,Kij)＜λI
其中，λ为-L(Pij)和B(Pij,Kij)的特征值最大值上限，I为单位矩阵；
求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure FDA0002748733390000026
直至Pij和
Figure FDA0002748733390000027
同时满足模拟惯量协调控制条件则输出
Figure FDA0002748733390000028
包括：
求解满足
Figure FDA0002748733390000031
的Pij，并更新
Figure FDA0002748733390000032
的迭代次数；
求解满足
Figure FDA0002748733390000033
的
Figure FDA0002748733390000034
并更新
Figure FDA0002748733390000035
的迭代次数；
直至
Figure FDA0002748733390000036
和
Figure FDA0002748733390000037
同时满足不等式
Figure FDA0002748733390000038
和
Figure FDA0002748733390000039
则输出
Figure FDA00027487333900000310
2.根据权利要求1所述的虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法，其特征在于，所述确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围包括：
根据虚拟电厂的小信号模型得到虚拟电厂的根轨迹计算结果，并由根轨迹计算结果确定分布式储能系统的特性参数和特性参数的稳定范围；
所述分布式储能系统的特性参数包括模拟惯量、SOC参量、系统容量、额定功率和电池容量。
3.根据权利要求2所述的虚拟电厂的模拟惯量协调控制方法，其特征在于，所述虚拟电厂的小信号模型通过下述方法进行构建，包括：
根据虚拟电厂的结构确定分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统各自的空间状态方程；
根据分布式储能系统中逆变器、模拟惯量控制器和电池系统的空间状态方程，并结合虚拟电厂所面对的扰动对模拟惯量的功能需求，建立虚拟电厂的小信号模型。
4.一种虚拟电厂的模拟惯量协调控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定分布式储能系统的特性参数的稳定范围；
第二确定模块，用于根据分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数；
所述分布式控制器的线性函数通过分布式控制器的空间状态方程确定，所述分布式控制器的空间状态方程通过特性参数的稳定范围确定；
所述分布式控制器的空间状态方程根据特性参数的稳定范围确定，具体如下式：
Figure FDA00027487333900000311
其中，xi(t)为t时刻分布式控制器i的信息状态值；xj(t)为t时刻分布式控制器j的信息状态值；
Figure FDA00027487333900000312
为t时刻分布式控制器i信息状态值的导数；Aii、Bii、Aij均为系数矩阵，均根据所述特性参数的稳定范围确定；uii(t)为t时刻分布式控制器i的反馈输入，且uii(t)＝Kiixi(t)，Kii为分布式控制器i的状态反馈增益矩阵，i,j＝1,2,…,n，n为分布式控制器的总数；
所述分布式控制器的线性函数根据分布式协调控制器的空间状态方程确定，具体如下式：
Figure FDA0002748733390000041
其中，
Figure FDA0002748733390000042
为加入协调控制后t时刻分布式控制器i信息状态值的导数，Bij为系数矩阵，Kij为分布式控制器的状态反馈增益矩阵；
所述第二确定模块根据所述分布式控制器的线性函数确定模拟惯量协调控制系数具体过程如下：
1)将分布式控制器的线性函数转换为分布式控制器的Hadamard积形式，具体过程如下：
将分布式控制器的线性函数转换为如下分布式控制器的Hadamard积形式：
Figure FDA0002748733390000043
其中，x(t)为xi(t)转置构成的向量，且
Figure FDA0002748733390000044
Figure FDA0002748733390000045
表示xi(t)的转置，o表示Hadamard积，A为Aij构成的矩阵，B为Bij构成的矩阵，K为Kij构成的矩阵，且：
Figure FDA0002748733390000046
Figure FDA0002748733390000047
Figure FDA0002748733390000048
2)设置Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件和不等式约束条件；
Hadamard积形式的模拟惯量协调控制条件如下式：
Figure FDA0002748733390000049
Figure FDA0002748733390000051
其中，Pij为正定矩阵，L(Pij)为Pij构成的矩阵，Π为内积，B(Pij,Kij)为Pij和Kij构成的矩阵；
不等式约束条件如下式：
minλ
s.t.-L(Pij)＜λI,B(Pij,Kij)＜λI
其中，λ为-L(Pij)和B(Pij,Kij)的特征值最大值上限，I为单位矩阵；
3)求解满足不等式约束条件的正定矩阵Pij和协调控制系数
Figure FDA0002748733390000052
直至Pij和
Figure FDA0002748733390000053
同时满足模拟惯量协调控制条件，则输出
Figure FDA0002748733390000054
Figure FDA0002748733390000055
表示k次迭代过程中的分布式控制器的状态反馈增益矩阵，该过程具体如下：
3-1)求解满足
Figure FDA0002748733390000056
的Pij，并更新
Figure FDA0002748733390000057
的迭代次数；
3-2)求解满足
Figure FDA0002748733390000058
的
Figure FDA0002748733390000059
并更新
Figure FDA00027487333900000510
的迭代次数；
3-3)直至
Figure FDA00027487333900000511
和
Figure FDA00027487333900000512
同时满足不等式
Figure FDA00027487333900000513
和
Figure FDA00027487333900000514
则输出
Figure FDA00027487333900000515
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113890113A (zh) * 2021-10-12 2022-01-04 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 综合能源系统的协调控制方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103441529A (zh) * 2013-08-22 2013-12-11 国家电网公司 一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法
CN104917201A (zh) * 2015-06-16 2015-09-16 山东大学 模拟惯性与超速相结合的双馈风机有功频率控制器及方法
CN106602606A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 云南电网有限责任公司电力科学研究院 考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7813814B2 (en) * 2006-09-29 2010-10-12 Sap Ag Control systems and methods for virtual power plants
US9122274B2 (en) * 2012-10-10 2015-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Test system for determining a frequency response of a virtual power plant
EP2904679B1 (de) * 2012-12-11 2018-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur steuerung des betriebs von elektrischen energieerzeugern und steuereinrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102013206271A1 (de) * 2013-04-10 2014-10-16 Hermos Systems Gmbh Verfahren zur Steuerung dezentraler Stromversorgungseinheiten
CN103715771B (zh) * 2013-12-27 2017-01-18 广东电网公司韶关供电局 一种自动发电协调控制平台
DE102015201085A1 (de) * 2015-01-22 2016-07-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energieverteilnetzes
US10491000B2 (en) * 2015-02-12 2019-11-26 Open Access Technology International, Inc. Systems and methods for utilization of demand side assets for provision of grid services
CN106712118A (zh) * 2015-08-24 2017-05-24 中国电力科学研究院 一种基于虚拟发电厂的配电网电压控制方法及系统
CN105356492B (zh) * 2015-11-30 2018-05-25 华南理工大学 一种适用于微电网的能量管理仿真系统及方法
CN105631549B (zh) * 2015-12-29 2017-10-17 南京邮电大学 主动配电网环境下的虚拟电厂分布式模型预测控制方法
CN106532725B (zh) * 2016-11-11 2023-06-27 国网江苏省电力公司南京供电公司 基于虚拟同步发电机型分布式电源的配电网电压控制方法
CN106849186B (zh) * 2016-12-22 2019-02-26 合肥工业大学 一种基于虚拟同步发电机的储能逆变器主从控制方法
CN106936160A (zh) * 2017-03-24 2017-07-07 华北电力大学 一种基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103441529A (zh) * 2013-08-22 2013-12-11 国家电网公司 一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法
CN104917201A (zh) * 2015-06-16 2015-09-16 山东大学 模拟惯性与超速相结合的双馈风机有功频率控制器及方法
CN106602606A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 云南电网有限责任公司电力科学研究院 考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法

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