CN113328429A - 一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质 - Google Patents

一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并‑离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质，方法包括：以储能高倍率特性为约束条件，确定每次切负荷量最小限值；切负荷时，根据动态PQ控制调整从储能出力；基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并‑离网平滑切换策略；基于模型预测控制构建离网滚动调度模型，使用构建的离网滚动调度模型计算控制指令；利用低通滤波算法将离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将高、低频分量分别分配给PQ储能和燃气机，最终完成离网滚动优化调度。本发明不但能保证切负荷过程中电压始终维持在较高水平并实现平滑过渡，而且可避免因燃气机爬坡约束而导致出力调整不及时的问题，提高离网稳定运行能力。

Description

一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质
技术领域
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质。
背景技术
微电网并网-离网两种状态的平滑切换可以保证微网内重要负荷的可靠供电，具有重要的研究意义。由于离网瞬间失去了电网支撑，电压频率下降，需要切除部分负荷达到功率平衡。一次性切除负荷能够让电压尽快恢复到额定值。但是该方法只能粗略的估计切负荷量，切负荷量过大时会导致切除瞬间电能过剩，引起较大过电压，影响设备的安全运行。分多步切负荷时，有一定时间对切负荷量做调整，电能过剩相对较小，因此引起的过电压相对较小。但是该方法恢复系统电压的时间较长，同样会影响设备的正常运行。
除了降低并-离网切换过程的暂态影响外，切换后如何保证微电网稳定运行也具有重要研究意义。模型预测控制(model predictive control，MPC)是近年来被广泛研究和运用的一种先进控制策略。虽然MPC具有前瞻性，但是，由于MPC算法本身的限制，难以有效识别源荷波动的不同频段，因此无法进一步分离出高低频段波动给具有不同响应特性的电源。低通滤波算法可以有效将高低频分离，虽然滤波后带有一定的迟滞效应，但是结合MPC算法可提前一到几个控制周期得到控制量，做到提前优化控制，从而有效消除延时的影响。
发明内容
基于目前微电网并网-离网切换存在的技术问题，本发明提出一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法、设备及介质，保证切负荷过程中电压始终维持在较高水平并实现平滑过渡，可避免因燃气机爬坡约束而导致出力调整不及时的问题，提高离网稳定运行能力。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法，包括：
以储能高倍率特性为约束条件，确定每次切负荷量最小限值；
切负荷时，根据动态PQ控制调整从储能出力；
基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略；
基于模型预测控制构建离网滚动调度模型，使用构建的离网滚动调度模型计算控制指令；
利用低通滤波算法将离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将高、低频分量分别分配给PQ储能和燃气机，最终完成离网滚动优化调度。
在更优的技术方案中，所述储能高倍率特征约束条件为：
Figure BDA0003037368940000021
式(1)中，I表示以T为周期的累计切负荷次数；SLi表示第i次切负荷的容量，
Figure BDA0003037368940000022
表示周期T内的累计切负荷量；
Figure BDA0003037368940000023
分别表示初始时刻VF储能过载容量和PQ储能过载容量，x取0时对应最大过载容量
Figure BDA0003037368940000024
分别表示VF储能和PQ储能的过载容量；所述VF储能是指在微电网离网时由PQ储能切换为VF储能的主储能，PQ储能是指在微电网离网时由PQ控制切换为动态PQ控制的从储能。
在更优的技术方案中，动态PQ控制调整从储能出力的控制策略为：
Figure BDA0003037368940000025
Figure BDA0003037368940000026
Figure BDA0003037368940000027
Figure BDA0003037368940000028
Figure BDA0003037368940000029
式中，0<t0<t1<t2<t3<t4<t5，t0为切负荷时间点，t1为切负荷后电压上升到V＝1的时间点，t2为切负荷后电压上升至极大值的时间点，t3为动态调整电压从极大值回调下降至V＝1的时间点，t4为动态调整电压从极大值回调至极小值的时间点，t5为电压由极小值重新回调至V＝1的时间点；Pt PQ、
Figure BDA00030373689400000210
是PQ储能当前时刻t与前一时刻t-1的有功出力；Vt是当前时刻t的电压值；k1、k2分别是虚拟下垂和虚拟惯性控制系数；
Figure BDA00030373689400000211
表示PQ储能当前时刻t的视在功率，QPQ表示PQ储能的无功出力。
在更优的技术方案中，所述基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略，具体为：
(1)检测并网点开关断开时，主储能立即由PQ控制切换为VF控制，从储能由PQ控制切换为动态PQ控制，由储能高倍率放电短时支撑负荷，使电压回升开始回升；
(2)负荷功率超过主储能和从储能的额定发电功率时，按优先级顺序逐步切除负荷，同时满足式(1)所示约束；
(3)在切负荷过程中，根据动态PQ控制调整PQ储能出力的控制策略，对PQ储能出力进行动态调整，辅助VF储能抑制过电压和欠电压。
在更优的技术方案中，基于模型预测控制构建离网滚动调度模型并计算控制指令的方法为：
(1)根据离网系统各变量之间的关系，建立如式(5)、(6)所示的MPC算法的状态空间模型：
Figure BDA0003037368940000031
Figure BDA0003037368940000032
式中，PGT为燃气机功率，PBES为PQ储能功率，SBES为PQ储能SOC，Pgrid为联络线功率，离网时Pgrid＝0，状态量x(k)由PGT、PBES、SBES和Pgrid构成；ΔPGT为燃气机的出力增量，ΔPBES为PQ储能的出力增量，控制量由ΔPGT和ΔPBES构成；ΔPL为电负荷增量，ΔPRE为可再生能源超短期预测功率增量，
Figure BDA0003037368940000033
为VF储能的调节功率，
Figure BDA0003037368940000034
根据VF储能当前时刻能量状态与最佳状态的偏差进行计算得到；Δt为调度周期，Wpn为PQ储能额定容量；y(k)为输出量；
(2)基于可再生能源超短期预测功率增量ΔPRE和电负荷增量ΔPL，使用建立的MPC算法的状态空间模型进行反复迭代，得到PQ储能SOC在控制时域mΔt内的预估输出值构成的向量
Figure BDA0003037368940000035
取当前时刻向前mΔt时段内，PQ储能SOC计划值
Figure BDA0003037368940000036
构成的向量Rref为跟踪控制目标，
Figure BDA0003037368940000037
以Yf与Rref之间的误差最小为目标，同时控制量U尽量小，将滚动优化控制转化为如式(7)所示的二次规划问题：
Figure BDA0003037368940000038
式中，H表示PQ储能SOC跟踪误差的权重系数矩阵；G为控制量的权重系数矩阵；A，b为不等式约束中的系数矩阵；Aeq，beq为等式约束中的系数矩阵；lb，ub为变量的上下区间；
(3)求解式(7)所示的二次规划问题，得到控制时域mΔt内所有电源出力调整量构成的优化控制序列，在下发指令时刻仅将控制序列的第一个值应用于控制系统，等待下一个周期到来时，重复上述滚动优化过程。
在更优的技术方案中，通过调用MATLAB二次规划quadprog函数对式(7)所示的二次规划问题进行求解。
在更优的技术方案中，按照以下式(9)对离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将滤波得到的低频分量分配给燃气机，滤波剩余的高频分量扰动分量以及燃气机响应延迟导致的偏差功率均分配给PQ储能；
output(t)＝α·input(t)+(1-α)·output(t-1) (8a)
α＝2π△t·f (8b)
式(8)中，α为数字滤波器的时间常数；f为滤波器的截止频率；input(t)为t时刻滤波器的输入信号，即离网滚动调度模型计算出的控制指令；output(t)为t时刻滤波器输出的低频分量。
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现上述任一项所述的一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法。
有益效果
本发明的工作原理是：针对并/离网平滑切换：一方面，利用储能高倍率放电短时支撑负荷。另一方面，对PQ储能进行动态PQ控制，辅助VF储能调节电压。针对离网滚动优化调度：一方面，利用MPC即时预测与提前控制的思想，提前对机组出力进行调整，并通过不断滚动优化始终跟踪日前计划值。另一方面，通过滤波算法让储能、燃气机分别承担高、低频扰动。
本发明的有益效果是：
(1)针对并/离网平滑切换，利用储能高倍率放电短时支撑负荷，克服分步切负荷缺陷，保证电压维持在较高水平。同时，根据虚拟下垂和虚拟惯性控制动态调整从储能出力，辅助主控制单元调节电压，实现平滑过渡。
(2)针对离网滚动优化调度，一方面，利用MPC即时预测和提前控制的思想，提前对燃气机的出力进行调整，避免因爬坡约束而导致出力调整不及时的问题。同时，通过不断的局部优化与反馈校正，确保储能SOC始终跟踪日前SOC计划值。另一方面，通过低通滤波算法让燃气机承担低频扰动，避免频繁的往复动作损坏设备。让储能承担高频扰动，充分发挥其快速响应能力，实现不同频段扰动在不同响应特性机组上的合理分配。
附图说明
图1为储能连续过载能力约束示意图。
图2为PQ储能各阶段控制方式示意图。
图3为基于储能倍率特性和动态PQ控制的并-离网平滑切换策略流程图。
图4为基于MPC与低通滤波的离网滚动优化调度策略思路图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。
实施例1
本实施例提供一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法，包括以下步骤：
步骤1，以储能高倍率特性为约束条件，确定每次切负荷量最小限值。
其中，储能的高倍率特性约束如图1所示，切负荷量最小限值如式(1)所示。图1横轴P表示储能无功功率为0时有功功率过载值；纵轴Q表示有功功率为0时无功功率过载值。假设储能过载容量
Figure BDA0003037368940000051
对应的过载时长为T。储能以S0过载T时后，存在一个
Figure BDA0003037368940000052
可让储能以S1继续过载T时。以此类推，可以得到由多个过载容量围成的区域。保守起见，储能过载容量处于区域内时，按照上边界容量计算。基于以上分析，假设初始时刻储能过载容量在区域x内，只需满足式(1)的约束条件切负荷，即不会超出储能的过载能力。
Figure BDA0003037368940000053
式(1)中，I表示以T为周期的累计切负荷次数；SLi表示第i次切负荷的容量；公式左边部分表示累计切负荷量；
Figure BDA0003037368940000054
分别表示初始时刻VF储能过载容量和PQ储能过载容量
Figure BDA0003037368940000055
的大小等于(图1所示)区域x的上边界容量，x可以为0～n-1中的任意数，x取0时对应最大过载容量
Figure BDA0003037368940000061
分别表示VF储能和PQ储能的过载容量。
在本实施例中，VF储能是指在微电网离网时由PQ储能切换为VF储能的主储能，PQ储能是指在微电网离网时由PQ控制切换为动态PQ控制的从储能。
步骤2，切负荷时，根据动态PQ控制调整从储能出力。
具体地，动态PQ控制策略是基于虚拟下垂和虚拟惯性控制原理计算。由于研究系统中电压与有功关系更加密切，因此仅动态调整PQ储能有功功率降低电压波动。动态PQ控制作用在图2中的t1～t2、t3～t4两个阶段，其余阶段按照恒PQ控制。各阶段具体控制方法如下：
t1～t2阶段：V>1，dV/dt>0，主要目的为抑制电压上升，降低最大过电压。在电压变化率较大的前期，充分利用虚拟惯性控制减小出力，在电压偏差较大的后期，充分利用虚拟下垂控制减小出力。因此，此阶段PQ储能控制策略为式(2a)部分所示。
t3～t4阶段：V<1，dV/dt<0，主要目的为抑制电压下降，提高最小欠电压。在电压变化率较大的前期，可充分利用虚拟惯性控制增加出力，在电压偏差较大后期，可充分利用虚拟下垂控制增加出力。因此，此阶段从储能控制策略为式(2b)部分所示。
t0～t1、t2～t3、t4～t5阶段：电压处于回调状态，依靠主储能的调节能力即可。从储能控制策略为式(2c)部分所示。
Figure BDA0003037368940000062
Figure BDA0003037368940000063
Figure BDA0003037368940000064
Figure BDA0003037368940000065
Figure BDA0003037368940000066
式(2)中，Pt PQ、
Figure BDA0003037368940000067
是PQ储能当前时刻与前一时刻的有功出力；Vt是当前时刻的电压值；k1、k2分别是虚拟下垂和虚拟惯性控制系数。式(3)约束项作用在t0～t5整个阶段。式(3)左边不等式为限制PQ储能最小出力，从而使VF储能能够降低出力，避免VF储能出力超过过载能力；式(3)右边不等式为限制PQ储能最大出力，从而避免PQ储能出力超过过载能力。式(4)中，
Figure BDA0003037368940000068
表示PQ储能无功出力，设置为一常数。
步骤3，基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略。
基于储能倍率特性约束与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略流程图如图3所示。其核心步骤如下：
(1)检测并网点开关断开时，主储能立即由PQ控制切换为VF控制，从储能由PQ控制切换为动态PQ控制，由储能高倍率放电短时支撑负荷，使电压回升到较高值。
其中，主储能切换为VF控制的约束条件为：t时刻主储能的视在功率
Figure BDA0003037368940000071
满足
Figure BDA0003037368940000072
从储能切换为动态PQ控制的约束条件为：t时刻从储能的出力Pt PQ和视在功率
Figure BDA0003037368940000074
满足
Figure BDA0003037368940000075
(2)负荷功率超过额定发电功率时，即
Figure BDA0003037368940000076
按优先级顺序逐步切除负荷，同时保证负荷切除量满足式(1)约束，保证不超出储能的过载能力。若负荷功率超过额定发电功率时，再进一步判断是否满足
Figure BDA0003037368940000077
或
Figure BDA0003037368940000078
若满足，则调整从储能的视在功率为
Figure BDA0003037368940000079
否则结束流程。
(3)在切负荷过程中，根据步骤2控制策略，动态调整PQ储能出力，辅助主储能抑制过/欠电压，实现并-离网平滑过渡。
在动态调整PQ储能出力的过程中，通过最小步长为ts＝10us的仿真模型进行动态调整：当计时器k未达到切换周期T时，循环判断当前电压值检测，以判断当前电压所处的阶段，从而便于按步骤2的控制策略对储能PQ进行动态控制。
步骤4，基于模型预测控制构建离网滚动调度模型，使用构建的离网滚动调度模型计算控制指令。具体包括：
(1)根据离网系统各变量之间的关系，建立如式(5)、(6)所示的MPC算法的状态空间模型：
Figure BDA00030373689400000710
y(k)＝[SBES(k)]＝[0 0 1 0][PGT(k) PBES(k) SBES(k) Pgrid(k)]T (6)
式中，PGT为燃气机功率，PBES为PQ储能功率，SBES为PQ储能SOC，Pgrid为联络线功率，离网时Pgrid＝0，状态量x(k)由PGT、PBES、SBES和Pgrid构成；ΔPGT为燃气机的出力增量，ΔPBES为PQ储能的出力增量，控制量由ΔPGT和ΔPBES构成；ΔPL为电负荷增量，ΔPRE为可再生能源超短期预测功率增量，
Figure BDA00030373689400000711
为VF储能的调节功率，
Figure BDA00030373689400000712
根据VF储能当前时刻能量状态与最佳状态的偏差进行计算得到；Δt为调度周期，Wpn为PQ储能额定容量；y(k)为输出量；
(2)基于可再生能源超短期预测功率增量ΔPRE和电负荷增量ΔPL，使用建立的MPC算法的状态空间模型进行反复迭代，得到PQ储能SOC在控制时域mΔt内的预估输出值构成的向量
Figure BDA0003037368940000081
取当前时刻向前mΔt时段内，PQ储能SOC计划值
Figure BDA0003037368940000082
(根据离网能源调度计划确定)构成的向量Rref为跟踪控制目标，
Figure BDA0003037368940000083
以Yf与Rref之间的误差最小为目标，同时控制量U尽量小，将滚动优化控制转化为如式(7)所示的二次规划问题：
Figure BDA0003037368940000084
式中，H表示PQ储能SOC跟踪误差的权重系数矩阵；G为控制量的权重系数矩阵；A，b为不等式约束中的系数矩阵；Aeq，beq为等式约束中的系数矩阵；其中系数均是由状态量x的约束条件所构成的线性约束方程的系数；lb，ub为状态量x的上下区间；
(3)调用MATLAB二次规划quadprog函数求解式(7)所示的二次规划问题，得到控制时域mΔt内由控制量ΔPGT和ΔPBES构成的优化控制序列，在下发指令时刻仅将控制序列的第一个值应用于控制系统，等待下一个周期到来时，重复上述滚动优化过程。
步骤5，利用低通滤波算法将离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将高、低频分量分别分配给PQ储能和燃气机，最终完成离网滚动优化调度。
具体地，按照以下式(8)对离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将滤波得到的低频分量分配给燃气机，滤波剩余的高频分量扰动分量以及燃气机响应延迟导致的偏差功率均分配给PQ储能；
output(t)＝α·input(t)+(1-α)·output(t-1) (8a)
α＝2π△t·f (8b)
式(9)中，α为数字滤波器的时间常数；f为滤波器的截止频率；input(t)为t时刻滤波器的输入信号，即离网滚动调度模型计算出的控制指令；output(t)为t时刻滤波器输出的低频分量。
实施例2
本实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现实施例1所述的方法。
实施例3
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的方法。
以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种并-离网平滑切换与离网滚动优化调度方法，其特征在于，包括：
以储能高倍率特性为约束条件，确定每次切负荷量最小限值；
切负荷时，根据动态PQ控制调整从储能出力；
基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略；
基于模型预测控制构建离网滚动调度模型，使用构建的离网滚动调度模型计算控制指令；
利用低通滤波算法将离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将高、低频分量分别分配给PQ储能和燃气机，最终完成离网滚动优化调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能高倍率特征约束条件为：
Figure FDA0003037368930000011
式(1)中，I表示以T为周期的累计切负荷次数；SLi表示第i次切负荷的容量，
Figure FDA0003037368930000012
表示周期T内的累计切负荷量；
Figure FDA0003037368930000013
分别表示初始时刻VF储能过载容量和PQ储能过载容量，x取0时对应最大过载容量
Figure FDA0003037368930000014
分别表示VF储能和PQ储能的过载容量；所述VF储能是指在微电网离网时由PQ储能切换为VF储能的主储能，PQ储能是指在微电网离网时由PQ控制切换为动态PQ控制的从储能。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，动态PQ控制调整从储能出力的控制策略为：
Figure FDA0003037368930000015
Figure FDA0003037368930000016
Figure FDA0003037368930000017
Figure FDA0003037368930000018
Figure FDA0003037368930000019
式中，0<t0<t1<t2<t3<t4<t5，t0为切负荷时间点，t1为切负荷后电压上升到V＝1p.u的时间点，t2为切负荷后电压上升至极大值的时间点，t3为动态调整电压从极大值回调下降至V＝1p.u的时间点，t4为动态调整电压从极大值回调至极小值的时间点，t5为电压由极小值重新回调至V＝1p.u的时间点；Pt PQ、
Figure FDA00030373689300000110
是PQ储能当前时刻t与前一时刻t-1的有功出力；Vt是当前时刻t的电压值；k1、k2分别是虚拟下垂和虚拟惯性控制系数；
Figure FDA0003037368930000021
表示PQ储能当前时刻t的视在功率，QPQ表示PQ储能的无功出力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于储能高倍率特性约束条件与动态PQ控制确定并-离网平滑切换策略，具体为：
(1)检测并网点开关断开时，主储能立即由PQ控制切换为VF控制，从储能由PQ控制切换为动态PQ控制，由储能高倍率放电短时支撑负荷，使电压回升开始回升；
(2)负荷功率超过主储能和从储能的额定发电功率时，按优先级顺序逐步切除负荷，同时满足式(1)所示约束；
(3)在切负荷过程中，根据动态PQ控制调整PQ储能出力的控制策略，对PQ储能出力进行动态调整，辅助VF储能抑制过电压和欠电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于模型预测控制构建离网滚动调度模型并计算控制指令的方法为：
(1)根据离网系统各变量之间的关系，建立如式(5)、(6)所示的MPC算法的状态空间模型：
Figure FDA0003037368930000022
y(k)＝[SBES(k)]＝[0 0 1 0][PGT(k) PBES(k) SBES(k) Pgrid(k)]T (6)
式中，PGT为燃气机功率，PBES为PQ储能功率，SBES为PQ储能SOC，Pgrid为联络线功率，离网时Pgrid＝0，状态量x(k)由PGT、PBES、SBES和Pgrid构成；ΔPGT为燃气机的出力增量，ΔPBES为PQ储能的出力增量，控制量由ΔPGT和ΔPBES构成；ΔPL为电负荷增量，ΔPRE为可再生能源超短期预测功率增量，
Figure FDA0003037368930000023
为VF储能的调节功率，
Figure FDA0003037368930000024
根据VF储能当前时刻能量状态与最佳状态的偏差进行计算得到；Δt为调度周期，Wpn为PQ储能额定容量；y(k)为输出量；
(2)基于可再生能源超短期预测功率增量ΔPRE和电负荷增量ΔPL，使用建立的MPC算法的状态空间模型进行反复迭代，得到PQ储能SOC在控制时域mΔt内的预估输出值构成的向量
Figure FDA0003037368930000025
取当前时刻向前mΔt时段内，PQ储能SOC计划值
Figure FDA0003037368930000026
构成的向量Rref为跟踪控制目标，
Figure FDA0003037368930000027
以Yf与Rref之间的误差最小为目标，同时控制量U尽量小，将滚动优化控制转化为如式(7)所示的二次规划问题：
Figure FDA0003037368930000031
式中，H表示PQ储能SOC跟踪误差的权重系数矩阵；G为控制量的权重系数矩阵；A，b为不等式约束中的系数矩阵；Aeq，beq为等式约束中的系数矩阵；lb，ub为变量的上下区间；
(3)求解式(7)所示的二次规划问题，得到控制时域mΔt内所有电源出力调整量构成的优化控制序列，在下发指令时刻仅将控制序列的第一个值应用于控制系统，等待下一个周期到来时，重复上述滚动优化过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过调用MATLAB二次规划quadprog函数对式(7)所示的二次规划问题进行求解。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下式(9)对离网滚动调度模型计算出的控制指令进行滤波，将滤波得到的低频分量分配给燃气机，滤波剩余的高频分量扰动分量以及燃气机响应延迟导致的偏差功率均分配给PQ储能；
output(t)＝α·input(t)+(1-α)·output(t-1) (8a)
α＝2π△t·f (8b)
式(8)中，α为数字滤波器的时间常数；f为滤波器的截止频率；input(t)为t时刻滤波器的输入信号，即离网滚动调度模型计算出的控制指令；output(t)为t时刻滤波器输出的低频分量。
8.一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069679A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 国网湖南省电力有限公司 锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质
CN116780629A (zh) * 2023-06-27 2023-09-19 武汉大学 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015096586A1 (zh) * 2013-12-24 2015-07-02 中国西电电气股份有限公司 一种微电网系统无缝切换的方法及系统
CN106786777A (zh) * 2017-02-23 2017-05-31 东南大学 一种基于内模控制的微电网并离网平滑切换控制方法
CN107482659A (zh) * 2017-08-21 2017-12-15 南京国电南自电网自动化有限公司 交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法
CN108233757A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 南京信息工程大学 基于新型复合控制算法的逆变器控制方法
CN109149567A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 华南理工大学 含混合储能的独立型微电网的多时间尺度协调控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015096586A1 (zh) * 2013-12-24 2015-07-02 中国西电电气股份有限公司 一种微电网系统无缝切换的方法及系统
CN106786777A (zh) * 2017-02-23 2017-05-31 东南大学 一种基于内模控制的微电网并离网平滑切换控制方法
CN107482659A (zh) * 2017-08-21 2017-12-15 南京国电南自电网自动化有限公司 交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法
CN108233757A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 南京信息工程大学 基于新型复合控制算法的逆变器控制方法
CN109149567A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 华南理工大学 含混合储能的独立型微电网的多时间尺度协调控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YINGHUA LU: "Control Strategy for Smooth Switching and Off-Grid Stable Operation of Multi-energy Complementary Microgrid", 《THE PROCEEDINGS OF THE 9TH FRONTIER ACADEMIC FORUM OF ELECTRICAL ENGINEERING》 *
刘小龙: "基于负荷重要性和源-荷互补性的离网系统终端电/热/冷负荷投切策略", 《电工技术学报》 *
朱丽云: "考虑充放电能量不均衡的双电池系统容量配置与控制策略研究", 《重庆大学》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069679A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 国网湖南省电力有限公司 锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质
CN116780629A (zh) * 2023-06-27 2023-09-19 武汉大学 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置
CN116780629B (zh) * 2023-06-27 2024-02-20 武汉大学 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置

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