一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测方法

本发明属于储能系统控制，更具体地，涉及一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测方法。

背景技术：

1、在可再生能源渗透率不断提高的情况下，功率调节是电力系统补偿功率波动、保持系统可靠运行的一种必不可少的能力。储能由于能够快速吞吐能量，维持系统功率平衡，是促进能源高效利用和保障系统安全稳定运行的重要手段。对于大型储能系统，一般为储能电站直接影响市场运作，但对于小容量的分布式储能系统，常常通过储能集群形式实现大量小规模储能系统的聚合，大量分布式小容量储能布局灵活，随着近年来接入规模的不断上升，调控潜力巨大。对于大容量的储能需求，小容量的储能单元常常通过储能集群聚合商，遵循集体控制目标，从而向上层表现为一个聚合的大规模储能集群。而对于地理上分散、状态和参数不同的分布式储能集群控制，分布式控制作为储能系统协调集中控制的替代方案备受关注，有限的功率范围参考对于布式功率跟踪控制的可靠运行至关重要。

2、传统基于一致性算法的分布式协同控制或是观测方法，多数需要连续的状态监测和信号传输，然而实际工程中，完全连续的监测和通讯很难实现，特别是在通讯带宽和信道有限的情况下，因此，实际中通常是采用时间触发机制，即每个分布式电源按照固定的时间间隔传输信息并更新控制信号，当时间间隔足够小时，可以近似认为通讯是连续的。

3、由于电力系统在稳态运行时不需要频繁的信息交换，这种时间触发的通讯机制存在严重的通讯资源浪费和计算资源浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测方法，其目的在于，对储能集群的总功率裕度变量与储能集群功率容量实际值之间的误差进行估计，进而设置触发变量及其对应的触发函数；通过设计每个分布式电源仅在触发函数值大于零时才对下一个步长下储能集群的总功率裕度变量进行更新，能够有效降低电力系统储能控制的通讯量和计算量，由此解决电力系统在稳态运行时频繁信息交换导致严重的通讯资源和计算资源浪费的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测方法，包括：

3、s1：对当前步长k下的储能集群总功率裕度变量与第i个储能单元功率容量实际值之间的误差进行估计，得到在当前步长k下第i个储能单元的功率估计误差变量εi(k)；

4、s2：设置第i个储能单元在当前步长k下触发变量εtr,i(k)；

5、s3：将当前步长k下第i个储能单元的功率估计误差变量εi(k)与触发变量εtr,i(k)的差值作为在当前步长k下第i个储能单元的相对误差变量ei(k)；

6、s4：利用在当前步长k下第i个储能单元的相对误差变量ei(k)和设定的触发阈值之间的关系表征事件触发机制中的触发函数；

7、s5：在每一个步长下，实时检查储能集群聚合商和各储能单元各自的触发函数值；若触发函数值大于零，则利用储能集群聚合商在当前步长k下的功率估计误差变量ε0(k)，对下一个步长k+1下储能集群的总功率裕度变量pem,t(k+1)进行更新。

8、在其中一个实施例中，所述s1包括：

9、基于离散时间动态平均一致性算法，利用储能集群在当前步长k下总功率裕度的估计值pem,t(k)、第i个储能单元在当前步长k下的功率裕度变量pm,i(k)以及第i个储能单元与其他各个储能单元j在前一步长k-1下功率估计误差的差值(εi(k-1)-εj(k-1))，估计第i个储能单元在当前步长k下的功率估计误差变量εi(k)，用于表征在当前步长k下储能集群对应的总功率裕度变量与第i个储能单元功率容量实际值之间的误差。

10、在其中一个实施例中，所述s1包括：

11、基于离散时间动态平均一致性算法，利用公式估计第i个储能单元在当前步长k下的功率估计误差变量εi(k)；

12、其中，zo,i(k)表示第i个储能单元在当前步长k下的中间变量，表征在离散时间一致性算法下的估计误差中间变量；zo,i(0)为0，ho为离散采样时间间隔，ge为一个正系数，aij为通讯权重系数，i＝0代表储能集群聚合商，i＝1,...,ne代表各个储能单元。

13、在其中一个实施例中，所述s2包括：

14、利用公式设置第i个储能单元在当前步长k下触发变量εtr,i(k)，是事件触发机制的时间步长，mi(k)满足mi(k)＝argminm{k-ktr,i,m|k≥ktr,i,m}。

15、在其中一个实施例中，所述s4包括：

16、利用公式ftr,i(k)＝|ei(k)|-σi设置第i个储能单元在当前步长k下事件触发机制中的触发函数ftr,i(k)，其中，σi为设定的触发阈值。

17、在其中一个实施例中，所述s5包括：

18、s51：在每一个采样步长内，储能集群聚合商和各储能单元实时检查自己的触发函数值；

19、s52：若ftr,i(k)＞0，触发条件满足，将触发变量εtr,i(k)更新为最新的局部误差变量εi(k)，并利用储能集群聚合商在当前步长k下的功率估计误差变量ε0(k)更新下一个步长k+1下储能集群功率裕度的估计值pem,t(k+1)；

20、s53：若不满足ftr,i(k)＞0的触发条件时，各变量保持原值。

21、在其中一个实施例中，所述s52包括：

22、若ftr,i(k)＞0，触发条件满足，将触发变量εtr,i(k)更新为最新的局部误差变量εi(k)；并利用pem,t(k+1)＝pem,t(k)-hogεε0(k)更新下一个步长k+1下储能集群功率裕度的估计值pem,t(k+1)；其中，ho为离散采样时间间隔，gε为一个正系数。

23、按照本发明的另一方面，提供了一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测装置，包括：

24、误差变量估计模块，用于对当前步长k下的储能集群总功率裕度变量与第i个储能单元功率容量实际值之间的误差进行估计，得到在当前步长k下第i个储能单元的功率估计误差变量εi(k)；

25、触发变量设置模块，用于设置第i个储能单元在当前步长k下触发变量εtr,i(k)；

26、相对变量确定模块，用于将当前步长k下第i个储能单元的功率估计误差变量εi(k)与触发变量εtr,i(k)的差值作为在当前步长k下第i个储能单元的相对误差变量ei(k)；

27、触发函数设置模块，用于利用在当前步长k下第i个储能单元的相对误差变量ei(k)和设定的触发阈值之间的关系表征事件触发机制中的触发函数；

28、检测更新模块，用于在每一个步长下，实时检查储能集群聚合商和各储能单元各自的触发函数值；若触发函数值大于零，则利用储能集群聚合商在当前步长k下的功率估计误差变量ε0(k)，对下一个步长k+1下储能集群的总功率裕度变量pem,t(k+1)进行更新。

29、按照本发明的另一方面，提供了一种储能电站控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

30、按照本发明的另一方面，提供了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方法的步骤。

31、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

32、(1)本发明提供一种基于事件触发机制的储能集群功率裕量观测方法，对储能集群的总功率裕度变量与储能集群功率容量实际值之间的误差进行估计得到各个储能单元的功率估计误差变量，进而利用功率估计误差变量设置触发变量；进一步利用触发变量、功率估计误差变量及其预设的触发阈值表征触发函数；通过设计每个分布式电源仅在触发函数值大于零时才对下一个步长下储能集群的总功率裕度变量进行更新，能够有效降低电力系统储能控制的通讯量和计算量，由此解决电力系统在稳态运行时频繁信息交换导致严重的通讯资源和计算资源浪费的技术问题。

33、(2)本方案基于离散时间动态平均一致性算法估计第i个储能单元在当前步长k下的功率估计误差变量εi(k)，计算复杂度低，能够提高控制速率，提升响应速度。

34、(3)本方案利用公式估计第i个储能单元在当前步长k下的功率估计误差变量εi(k)；在保证低计算复杂度的同时可以提高估计准确率。

35、(4)本方案利用公式设置第i个储能单元在当前步长k下触发变量εtr,i(k)，能够将更新步长由传统时间触发过程中的采样步长k转变为事件触发步长大大减轻观测过程中的通讯负担；此外，由于提出的观测方式是以离散时间方式实现的，因此自然避免了zeno行为。

36、(5)本方案利用公式ftr,i(k)＝|ei(k)|-σi设置第i个储能单元在当前步长k下事件触发机制中的触发函数ftr,i(k)，其中，σi为设定的触发阈值。触发阈值决定了观测过程中的事件触发次数和估计精度，触发阈值越大，事件触发次数越少，系统通信负担越小，但观测估计偏差也越大。现有的事件触发分布式方法往往采用动态触发阈值来消除估计偏差，但复杂的触发阈值设定容易导致系统不收敛，并且不同的观测模型并不完全适用。本方案提出的恒定触发阈值易于实现，对于有事件触发机制和没有事件触发机制的观测器，收敛条件均相同。

37、(6)本方案在每一个采样步长内，储能集群聚合商和各储能单元实时检查触发函数值，如果ftr,i(k)＞0，触发条件满足，触发变量εtr,i(k)更新为最新的局部误差变量εi(k)，不满足ftr,i(k)＞0的触发条件时，各变量保持原值。因此整个观测过程的事件触发时间步长由下式决定：

38、能够有效降低电力系统储能控制的通讯量和计算量。