CN114094600B - 一种多光储vsg系统协同运行控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多光储VSG系统协同运行控制方法及系统，属于电力控制技术领域，包括：S1、根据M‑FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点，确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；S2、根据评价准则与TOPSIS评价指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力的评价，得到各子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，利用接近程度Ci的计算结果，将各评价对象进行排序，接近程度Ci的结果越大，表示其所对应的VSG系统虚拟惯量调节能力越强；S3、根据储能单元的特性，采集扰动信号进行信号分离为低频分量fL和高频分量fH，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的参数。
Description
技术领域
本发明属于电力控制技术领域，特别是涉及一种多光储VSG系统协同运行控制方法及系统。
背景技术
在传统电力系统中，同步发电机的转动惯量大小以及整个系统的频率电压调节均影响到电力系统的静态性能以及动态响应。大量基于电力电子接口的分布式电源的接入降低了电网的转动惯量，为了改善含分布式电源系统的稳定性，需要模拟同步发电机的转子运动方程以及一次调频特性，这种技术被称为虚拟同步发电机技术(VSG)，为了使分布式电源具备与传统同步发电机的增强系统稳定性的优点，这种模拟同步发电机的技术受到广泛关注，该技术在解决以上问题方面具有不可或缺的价值。该项技术可以应用到各类分布式电源上，可以是单个分布式电源，也可以是一系列分布式电源。将VSG技术应用到如图1描述的光储系统中。研究对象为四端交流系统中的光储VSG系统，采用虚拟同步发电机控制技术及相应的算法后，能够使得光储VSG在静态和动态特性上表现出与传统同步发电机相似的调频特性。
在VSG的控制方法中，为了能够有效提高系统的抗干扰能力，根据同步发电机转子运动方程及调频特性得到VSG系统的有功-频率控制方程为
其中，H为虚拟惯量，它能够反映系统旋转惯性的大小，ω表示VSG系统输出电压的角频率。ωg表示公共母线电压的角频率，为相位角，Kd为阻尼系数，Pref为有功功率设定值，Po为DC/AC逆变器输出的功率。
针对含有单个VSG系统系统的虚拟惯量的灵活自适应调节已有研究提出M-FVI控制方法，该方法考虑了多个约束条件，该方法提出极限荷电状态下，主要考虑储能装置荷电状态的影响虚拟惯量的具体表达式为
其中，Hf、Hc分别为蓄电池放电和充电状态的虚拟惯量，k1、k2为虚拟惯量调整系数，soc为储能装置的荷电状态；a为深度过放时的荷电状态临界值；b为过度放电时的荷电状态临界值；c为过度充电时的荷电状态临界值；d为深度过充时的荷电状态临界值。H0表示稳态运行时恒定不变的惯性时间常数。
非soc影响下虚拟惯量Hz的表达式为
Hz＝η1H1+η2H2+η3H3+H0 b≤SOC≤c (6)
其中，|df/dt|表示频率的变化率，H1、H2、H3分别是以频率变化率、换流器容量、系统单位时间功率可调量为约束的虚拟惯量。C1为换流器瞬时交换功率，CN为换流器额定容量，ΔPt为单位时间功率变化量，ΔPtmax为单位时间功率可调量，ΔPt、ΔPtmax均为绝对值。k3-k8为调整系数。η1、η2、η3为各约束条件的权重系数，反映出各因素对系统的影响程度，影响越大时系数越大，以此体现作用效果。
M-FVI控制方法在蓄电池过充或过放工况下能够通过调节虚拟惯量的水平，进而改变蓄电池的有功出力，充分发挥蓄电池对能量控制的优越性能，延长蓄电池的使用寿命，提高系统充放电安全稳定性，在换流器极限运行时，可以避免过流停机和频率崩溃的现象，在系统设备均安全正常运行时可以改善系统频率响应特性。
目前对于含单个VSG系统系统中虚拟惯量的灵活控制研究已经很广泛，但缺乏针对多个光储VSG系统系统的协同运行控制研究，基于以上M-FVI控制方法，在实现含单个VSG系统系统自律运行的基础上，本发明提出考虑含多个光储VSG系统系统的协同运行控制，以提高系统运行性能和电能质量。
发明内容
技术方案，为了解决上述背景技术中的技术问题：提出一种多光储VSG系统协同运行控制方法及系统，首先根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点对各VSG系统的虚拟惯量调节能力进行评估，针对不同类型的扰动，各子系统提供不同的虚拟惯量来实现系统最优运行，以“分散自治，集中协调”为原则，可以实现各VSG系统基于M-FVI控制的自律运行，同时实现各VSG系统之间的协同优化，以提高系统运行性能和电能质量。
本发明的第一目的是提供一种多光储VSG系统协同运行控制方法，包括：
S1、根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点，确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；
S2、根据评价准则与TOPSIS评价指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力的评价，得到各子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，该接近程度Ci为：
其中：Di +代表的是第i个VSG单元评价对象与方案的距离；Di -代表的是第i个VSG单元评价对象与最劣方案的距离；
利用接近程度Ci的计算结果，将各评价对象进行排序，接近程度Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强；
S3、根据储能单元的特性，采集扰动信号进行信号分离为低频分量fL和高频分量fH，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的参数。
优选地：还包括：
S4、结合低频分量fL和高频分量fH，并根据M-FVI控制策略，计算各VSG单元的暂态虚拟惯量，表示为VSG1、VSG2、VSG3在加入协同控制之前所提供的虚拟惯量，然后依据协同控制理念得到控制之后各VSG单元所提供的虚拟惯量，提出的协同虚拟惯量调节方式表示为：
其中：Hi|0|为采用协同控制之前计算所得的各VSG单元的虚拟惯量，Hi为加入协同控制之后所计算得到的各VSG单元的虚拟惯量，α、β为大于1的调节系数；通过式(2)实现对各VSG单元虚拟惯量的调节，使评价结果高的VSG系统提供高惯量，评价结果低的VSG单元提供低惯量。
优选地：所述储能单元的特性包括：用蓄电池来平抑低频的扰动，用超级电容器来平抑高频扰动。
本发明的第二目的是提供一种多光储VSG系统协同运行控制系统，包括：
指标确定模块，根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点，确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；
计算模块，根据评价准则与TOPSIS评价指标，对各VSG系统进行虚拟惯量调节能力的评价，得到各子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，该接近程度Ci为：
其中：Di +代表的是第i个VSG单元评价对象与最优方案的距离；Di -代表的是第i个VSG单元评价对象与最劣方案的距离；
利用接近程度Ci的计算结果，将各评价对象进行排序，接近程度Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强；
参数评价模块，根据储能单元的特性，采集扰动信号进行信号分离为低频分量fL和高频分量fH，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的参数。
结合低频分量fL和高频分量fH，并根据M-FVI控制策略，计算各VSG单元的暂态虚拟惯量，表示为VSG1、VSG2、VSG3在加入协同控制之前所提供的虚拟惯量，然后依据协同控制理念得到控制之后各VSG单元所提供的虚拟惯量，提出的协同虚拟惯量调节方式表示为：
其中：Hi|0|为采用协同控制之前计算所得的各VSG单元的虚拟惯量，Hi为加入协同控制之后所计算得到的各VSG单元的虚拟惯量，α、β为大于1的调节系数；通过式(2)实现对各VSG单元虚拟惯量的调节，使评价结果高的VSG单元提供高惯量，评价结果低的VSG单元提供低惯量。
优选地：所述储能单元的特性包括：用蓄电池来平抑低频的扰动，用超级电容器来平抑高频扰动。
本专利的第三发明目的是提供一种实现上述多光储VSG系统协同运行控制方法的计算机程序。
本专利的第四发明目的是提供一种实现上述多光储VSG系统协同运行控制方法的信息数据处理终端。
本专利的第五发明目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的多光储VSG系统协同运行控制方法。
本发明的优点及积极效果为：
本发明首先提出对多光储VSG系统中，各VSG系统虚拟惯量调节能力的评估方法，根据M-FVI控制中的约束条件、换流器类型及储能设备性能三个指标对各VSG系统的虚拟惯量调节能力进行评估，定义了评价各指标的准则参数，并采用TOPSIS评价法得到各VSG系统的评价结果。
本发明为能够充分发挥不同类型储能装置的特性，采用小波变换判断系统受到的扰动类型，通过二阶低通滤波器将扰动信号分离为低频和高频信号并分别反馈到含蓄电池和超级电容器的VSG系统中的有功-频率控制环节中，充分发挥不同类型储能设备的性能，
本发明提出的协同运行控制策略中具体虚拟惯量的调整方法，以“分散自治，集中调节”为原则，通过对各VSG系统提供的虚拟惯量的调整，提高系统稳定性，避免出现设备损害及换流器过流停机现象，同时利用Matlab/Simulink搭建多光储VSG系统仿真平台，在该平台上验证了本发明所提出的协同运行控制策略的有效可行性，为工程应用提供了一定的参考价值。采用协同控制策略能够有效地降低系统频率变化量，避免换流器过流停机现象，并且能够充分发挥不同类型储能装置的特性，优化系统中个设备的运行性能，提高系统整体稳定性。
附图说明
图1为含光储VSG系统的四端微网拓扑结构；
图2为多光储VSG系统的网络拓扑结构；
图3为TOPSIS评价体系层次结构；
图4为协同控制方法流程图；
图5为含蓄电池的VSG系统之间的协同运行验证,；
图6为多VSG系统中换流器极限运行工况验证。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
请参阅图1至图6，具体方案为：
一种多光储VSG系统协同运行控制方法，包含下列步骤：
根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点确定多VSG系统的TOPSIS评价指标。
根据评价准则与评价指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力进行评价。得到各个子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，按Ci的计算结果将各评价对象进行排序，Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强。
根据储能单元的特性，蓄电池的作用是用来平抑低频的扰动，超级电容器的作用是用来平抑高频扰动，因此采集扰动信号进行信号分离为低频和高频分量，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的主要参数。
本发明结合所得虚拟惯量调节能力控制各VSG单元所提供的虚拟惯量，以“分散自治，集中协调”为原则，使各VSG单元能够独立自律运行的同时实现各VSG单元之间的协同运行，提高系统的运行性能。包括根据各VSG单元的主要特性参数结合上述TOPSIS评价体系评价量化各VSG单的虚拟惯量调节能力。
一种多光储VSG系统协同运行控制系统，包括：
指标确定模块，根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；
计算模块，根据评价准则与评价指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力进行评价。得到各个子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，按Ci的计算结果将各评价对象进行排序，Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强；
参数评价模块，根据储能单元的特性，蓄电池的作用是用来平抑低频的扰动，超级电容器的作用是用来平抑高频扰动，因此采集扰动信号进行信号分离为低频和高频分量，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的主要参数。
本发明采用如图2所示的多光储VSG系统拓扑结构，其中三个VSG单元包括两个属于光伏蓄电池的VSG单元和一个属于超级电容器的VSG单元，该六端微网更加贴近实际工程中的分布式发电系统，在系统受到扰动时各VSG单元之间的协同运行控制是本发明的研究重点。
本发明首先根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点对各VSG单元的虚拟惯量调节能力进行评估得到各VSG单元虚拟惯量的调节能力采用TOPSIS评价方法。
对各VSG单元虚拟惯量调节能力具有影响的主要有三方面，分别是各VSG单元所采用的M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点。分别对应上述三个方面确定三个评价指标：多约束虚拟惯量可调范围、换流器结构和性能影响下的虚拟惯量水平以及储能模块性能影响下的虚拟惯量调节能力，分别对应指标1、2、3。
针对指标1，根据上述M-FVI控制中虚拟惯量表达式(4)-(7)，主要影响参数有：储能荷电状态SOC、频率变化率|df/dt|、换流器容量CN及系统单位时间功率可调量ΔPtmax。主要实现的功能是，能够综合考虑以上各约束调节对系统影响的程度大小，根据各约束的重要程度以及数值变化调节虚拟惯量，在一定程度上使得系统的稳定运行性能得到改善，最终使得各VSG单元的自律运行。
针对指标2，作为分布式电源接入电网的重要设备，换流器的性能对系统稳定运行的影响至关重要，不同类型的换流器具有不同的虚拟惯量可调范围，进而体现出不同性能。本发明将目前常采用三类典型换流器进行对比，包括级联H型CHB换流器，中性点箝位型NPC换流器及模块化多电平MMC换流器。换流器结构和性能影响下的虚拟惯量水平主要影响因素为换流器类型、直流母线最大负担电压偏差比及正常运行状态下的电压偏差比，表达式为
其中，ΔVf为直流母线最大负担电压偏差比，ΔVc为正常运行状态下的电压偏差比Pout为换流器输出有功功率，Δfmax为系统允许最大频率偏差。
针对指标3，储能模块承担着能量双向流动的重要作用，不同种类的储能模块具有不同的性能，本发明将目前常采用的蓄电池和超级电容器进行对比，主要影响因素是储能的类型，动态响应特性及造价。此项指标为定性指标，是依据蓄电池和超级电容器的性能来评价的。超级电容器的特点是：功率型储能设备，可以快速充放电，充放电次数多，但造价高，可以平抑高频扰动。蓄电池的特点是：能量型储能设备，内阻小，能提供强大电流，造价低，充放电次数多少，寿命短，可以平抑低频扰动。
以上三个指标作为TOPSIS评价的指标层，各指标的主要影响因素作为评价的准则层，具体评价体系结构如图3所示，根据三个指标可以综合评估得到每个VSG单元的虚拟惯量调节能力。
本发明根据图4中的评价准则与评价指标，对图2所示拓扑结构中的各VSG单元进行虚拟惯量调节能力进行评价。
利用指标1中的准则层的相关参数可以计算得到虚拟惯量的可调范围，兼顾系统稳定运行边界，将所得结果划分不同的等级进行评分，评分的原则是可调范围跨度越大，跨度越广得分越高，将三个子系统的可调范围都计算出来对比得到每个子系统虚拟惯量可调范围的得分x11、x12、x13。
利用指标2中换流器正常运行状态下的电压偏差比ΔVc及直流母线最大负担电压偏差比ΔVf计算各VSG单元所能提供的虚拟惯量水平，所得结果在系统稳定运行边界范围内越大的对应的VSG单元的虚拟惯量调节能力越强，评价结果越高，评价分值原则同上，最后得到三个子系统针对指标2的得分为x21、x22、x23。
对于指标3，根据蓄电池和超级电容器的性能进行评价，从三个VSG单元对设备造价、储能装置本身特点及系统扰动的响应性能三方面对各VSG单元的虚拟惯量调节能力进行对比分析。其中超容能够平抑高频波动但造价高，蓄电池用于平抑低频扰动但造价低，系统受到不同的扰动类型会影响虚拟惯量调节能力的评价结果。针对不同储能模块性能综合多方面的因素评价各VSG单元的虚拟惯量调节能力，最后得到三个子系统针对指标3的得分为x31、x32、x33。
由于上面所描述的三个指标均属于高优指标，因此不需要进行同趋化处理。根据评分得到判断矩阵X为
每一行分别代表每一个VSG单元，一行中的三个元素分别为在三个指标下的评价得分在本发明将含有蓄电池的VSG单元分别命名为VSG1、VSG2，含有超级电容器的VSG单元命名为VSG3。将矩阵X进行归一化处理为
得到矩阵Y为
为体现不同指标的不同重要程度，对各方案赋予权重矩阵W，该矩阵可以通过不同的专家进行评价得出，也可以通过对性能指标中的各影响因素定性分析得到，形成加权判断矩阵E为
最优值向量和最劣值向量可以依据A矩阵获取到，也就是有限方案中的最优方案和最劣方案为：最优方案A+＝(ai1 +，ai2 +，ai3 +)由矩阵A中纵向每一列进行比较得到的最大值组成；最劣方案A-＝(ai1 -，ai2 -，ai3 -)由矩阵A中纵向每一列进行比较得到的最小值组成。
对各个VSG单元所对应的各指标值与最优方案及最劣方案的距离分别进行计算，可以得到
式中Di +代表的意思是第i个VSG单元评价对象与最优方案的距离；Di -代表的意思是第i个VSG单元评价对象与最劣方案的距离；aij代表的意思为某个评价对象i在第j个指标中的取值。最后可以计算得到各个子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci为
Ci的取值范围是从0到1，Ci的值越靠近1，表示该评价对象与最优水平越接近；反之，Ci的值越靠近0，表示该评价对象与最劣水平越接近。按Ci的计算结果将各评价对象进行排序，Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强。
本发明根据储能单元的特性，蓄电池的作用是用来平抑低频的扰动，超级电容器的作用是用来平抑高频扰动，为实现各VSG单元有针对性的提供虚拟惯量，应首先判断系统受到的扰动类型。采集扰动信号，应用小波变换对频率特征进行获取，然后分析特征信号：若信号均在低频区，则扰动为低频扰动，此时需要含蓄电池的VSG单元提供虚拟惯量；若信号均在高频区，则扰动为高频扰动，需要超级电容器的VSG单元提供虚拟惯量；若信号存在于低频区和高频区，则扰动为混频扰动，则需要所有VSG单元提供虚拟惯量，需要说明的是，小波变换可以通过程序实现，可提供信号在任意时刻的时间信息和频率信息，将信号的变化趋势直观的显示出来。
为得到包含不同储能类型的VSG单元的频率反馈信号，将从交流母线扰动信号中提取的频率信息分离为高频信号和低频信号，采用二阶的低通滤波器进行滤波。由于二阶相较于一阶低通滤波器，可以在达到相同的滤波效果的前提下，提高超级电容器电压恢复速度，对超容的保护作用更加显著。若采集到的扰动信号为f，经过低通滤波环节，可将频率f分为低频分量fL和高频分量fH，fL作为含蓄电池VSG单元(VSG1和VSG2)的频率反馈信号，fH作为含超级电容器VSG单元(VSG3)的频率反馈信号，表示为
分离以后的频率信号fL、fH反馈到系统的各VSG单元对应的有功-频率控制环节中，并且频率信号的微分环节(dfL/dt、dfH/dt)分别代表低频和高频的频率变化率，将作为各VSG单元计算各自虚拟惯量及评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的主要参数。
本发明根据各VSG单元的参数指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力的TOPSIS评估，得到各VSG单元的评估结果Ci，本发明设定评价结果Ci在低于0.2为极限运行状态，此时VSG单元受到自身性能约束，虚拟惯量调节能力差，只能提供较小的虚拟惯量。评价结果Ci在0.2-0.8范围内为安全运行状态，Ci在0.8以上为性能优越状态，且Ci越接近1系统的惯量调节能力越强，此状态的VSG单元提供的虚拟惯量相对来说要大一些，据此可以将评价结果划分为
其中，m<n是评价结果的临界值，TOPSIS所得到的评价结果将作为协同控制的重要依据，协同控制的理念是评价结果优越的VSG单元承担较大系统的虚拟惯量，发挥其调节性能，评价结果较差的VSG单元承担较小的虚拟惯量，保证其安全稳定运行的状态不遭到破坏，不出现换流器过流停机、蓄电池寿命缩短等现象，可以到达各VSG单元的协同运行。
结合上述所得频率信号fL、fH并根据M-FVI控制策略可以计算各VSG单元的暂态虚拟惯量，可表示为VSG1、VSG2、VSG3各单元在加入协同控制之前所提供的虚拟惯量，然后依据协同控制理念可以得到控制之后各VSG单元所提供的虚拟惯量，则所提出的协同虚拟惯量调节方式表示为
其中Hi|0|为采用协同控制之前计算所得的各VSG单元的虚拟惯量，Hi为加入协同控制之后所计算得到的各VSG单元的虚拟惯量，α、β为大于1的调节系数。通过式(17)可以实现对各VSG单元虚拟惯量的调节，使评价结果高的VSG单元提供高惯量，评价结果低的VSG单元提供低惯量。综合评价体系以及虚拟惯量调整方法可以得到多储能VSG系统的协同控制流程图，如图4所示，各VSG单元不仅能够实现在M-FVI控制下的自律运行，还能够协调各VSG单元之间的运行，从而使得系统运行性能能够得到改善。
此外，针对不同类型的储能设备，蓄电池主要用来抑制低频扰动，超级电容器主要用来抑制高频扰动，二者之间可以相互辅助，但需要注意的是蓄电池作为高频辅助或者超容作为低频辅助只能补偿短暂时间段内的能量，不能长时间运行，否则会在一定程度降蓄电池或超容的性能，若系统中所有蓄电池都达到极限运行状态需要及时采取有效措施补偿功率，可以加入备用调频机组进行调频，避免对储能设备的损害，并保证系统的稳定运行。
综上所述，本发明所提控协同制方法可以综合多个VSG单元的评价结果，扰动类型，频率指令的影响因素，在“分散自治，集中协调”的调整原则下得出虚拟惯量的分配策略，可以提高系统频率稳定性，充分发挥储能装置的特性，避免过流停机，设备损害等现象，进而优化多光储VSG系统的协同运行性能。
为验证本发明所提协同运行策略的正确性和有效性，对图2所示多光储VSG系统在不同工况下进行验证。由于实际运行中系统所受到的扰动多数为混频扰动，既有高频又有低频，因此仿真中的扰动为混频扰动。
图2所示系统中存在两组含蓄电池的VSG单元，分别是VSG1和VSG2，超级电容器存在于VSG3单元中，各VSG单元均工作在安全运行状态，其中VSG1中蓄电池容量更大，其虚拟惯量评价结果高于VSG2，其调节能力更强，但未采用本发明所提协同控制策略时认为二者性能一致，提供相同的虚拟惯量，为验证所提控制策略的控制有效性，将采用和未采用协同控制下的系统运行效果进行对比分析。
参照图5，在受到扰动之前系统中的发电机G1、G2及三组VSG单元均处于稳定运行状态，系统频率稳定在工频50Hz，在系统运行10s时突然投入负荷2kW，采用和未采用协同控制下系统中各VSG单元的有功出力及系统频率变化如图5所示，可以看出超级电容器在扰动瞬间迅速增加虚拟惯量来增加有功出力，进而抑制系统中的高频扰动，在超级电容器恢复过程中，蓄电池能够缓慢增加出力使得低频扰动得以平抑，这样能够在一定程度上提高蓄电池和超级电容器的运行性能，另外，无协同控制策略的系统中VSG1和VSG2单元提供相同的虚拟惯量，频率响应特性较差，而采用协同控制策略后可以评估得到VSG1的惯量调节能力比VSG2强，因此VSG2为保证自身运行稳定提供较少的惯量，VSG1可提供更多惯量，在整体上减少了系统频率变化量。
参照图6，采用协同控制策略的系统在某一VSG单元中的换流器运行达到极限状态时，得到该VSG单元的评价结果会很差，需要降低该单元所提供的虚拟惯量，降低其有功出力，避免换流器的过流停机。该实验中设定第一组蓄电池所在的VSG1单元中的换流器容量阈值是2.5kW，设定第二组蓄电池所在的VSG2单元中的换流器阈值容量为3.5kW，超级电容器所在的VSG3单元中的换流器的阈值容量是4.5kW。实验中在运行10s时投入负荷3kW，未采用协同控制策略和采用协同控制策略所得系统运行效果如图5所示。从图中可以很明显的看出在没有采用协同控制策略时，系统运行到11.5s时VSG1中的换流器超出阈值容量2.5kW，出现过流停机现象，系统将VSG1单元切机产生的有功功率变化量由VSG2单元来承担，但很快在12.5s时VSG2中的换流器超出阈值容量3.5kW，出现过流停机现象，系统将VSG2单元切机，使得超级电容器被迫承担系统的功率变化进而增发有功，但在14.5s时VSG3单元中的换流器容量越限同样被切除，很明显系统连续切机对稳定性造成很大的影响，未采用协同控制策略的系统频率变化剧烈且最终无法回到工频50Hz的稳态。对比采用协同控制策略的实验来看，系统运行到11.5s时VSG1单元中的换流器容量达到阈值容量，协同控制策略评估得到VSG1的调节能力显著下降，及时降低VSG1单元提供的虚拟惯量，由于VSG2单元的换流器容量较大，增大VSG2单元提供的虚拟惯量承担系统有功变化，来保证系统的稳定运行，图中可以看出采用协同控制策略的系统频率响应性能更优，频率变化量减少，且能够达到最终的稳态。
综上实验结果可得，采用协同控制策略能够有效地降低系统评率变化量，避免换流器过流停机现象，并且能够充分发挥不同类型储能装置的特性，优化系统中个设备的运行性能，提高系统整体稳定性。
一种实现上述多光储VSG系统协同运行控制方法的信息数据处理终端。
一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的多光储VSG系统协同运行控制方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种多光储VSG系统协同运行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点，确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；
S2、根据评价准则与TOPSIS评价指标，对各VSG单元进行虚拟惯量调节能力的评价，得到各子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，该接近程度Ci为：
其中：Di +代表的是第i个VSG单元评价对象与方案的距离；Di -代表的是第i个VSG单元评价对象与最劣方案的距离；
利用接近程度Ci的计算结果，将各评价对象进行排序，接近程度Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强；
S3、根据储能单元的特性，采集扰动信号进行信号分离为低频分量fL和高频分量fH，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的参数。
2.根据权利要求1所述多光储VSG系统协同运行控制方法，其特征在于：还包括：
S4、结合低频分量fL和高频分量fH，并根据M-FVI控制策略，计算各VSG单元的暂态虚拟惯量，表示为VSG1、VSG2、VSG3在加入协同控制之前所提供的虚拟惯量，然后依据协同控制理念得到控制之后各VSG单元所提供的虚拟惯量，提出的协同虚拟惯量调节方式表示为：
其中：Hi|0|为采用协同控制之前计算所得的各VSG单元的虚拟惯量，Hi为加入协同控制之后所计算得到的各VSG单元的虚拟惯量，α、β为大于1的调节系数；通过式(2)实现对各VSG单元虚拟惯量的调节，使评价结果高的VSG系统提供高惯量，评价结果低的VSG单元提供低惯量。
3.根据权利要求1或2所述多光储VSG系统协同运行控制方法，其特征在于，所述储能单元的特性包括：用蓄电池来平抑低频的扰动，用超级电容器来平抑高频扰动。
4.一种多光储VSG系统协同运行控制系统，其特征在于：包括：
指标确定模块，根据M-FVI控制策略中的约束条件、不同结构换流器控制性能及不同类型储能装置特点，确定多VSG系统的TOPSIS评价指标；
计算模块，根据评价准则与TOPSIS评价指标，对各VSG系统进行虚拟惯量调节能力的评价，得到各子系统评价对象同最优方案的接近程度Ci，该接近程度Ci为：
其中：Di +代表的是第i个VSG单元评价对象与最优方案的距离；Di -代表的是第i个VSG单元评价对象与最劣方案的距离；
利用接近程度Ci的计算结果，将各评价对象进行排序，接近程度Ci的结果越大，表示其所对应的子系统虚拟惯量调节能力越强；
参数评价模块，根据储能单元的特性，采集扰动信号进行信号分离为低频分量fL和高频分量fH，作为评价各VSG单元虚拟惯量调节能力的参数。
5.根据权利要求4所述多光储VSG系统协同运行控制系统，其特征在于：还包括：
结合低频分量fL和高频分量fH，并根据M-FVI控制策略，计算各VSG单元的暂态虚拟惯量，表示为VSG1、VSG2、VSG3在加入协同控制之前所提供的虚拟惯量，然后依据协同控制理念得到控制之后各VSG单元所提供的虚拟惯量，提出的协同虚拟惯量调节方式表示为：
其中：Hi|0|为采用协同控制之前计算所得的各VSG单元的虚拟惯量，Hi为加入协同控制之后所计算得到的各VSG单元的虚拟惯量，α、β为大于1的调节系数；通过式(2)实现对各VSG单元虚拟惯量的调节，使评价结果高的VSG单元提供高惯量，评价结果低的VSG单元提供低惯量。
6.根据权利要求4或5所述多光储VSG系统协同运行控制系统，其特征在于：所述储能单元的特性包括：用蓄电池来平抑低频的扰动，用超级电容器来平抑高频扰动。
7.一种实现权利要求1-3任一项所述多光储VSG系统协同运行控制方法的信息数据处理终端。
8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-3任一项所述的多光储VSG系统协同运行控制方法。
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