一种构网型储能并网控制方法

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1.本发明涉及一种广泛应用于可再生能源的虚拟同步机领域，具体为一种构网型储能并网控制方法。

背景技术：

2.随着传统化石能源的日益枯竭和对严重环境污染的日益关注，可再生能源如光伏（pv）和风力涡轮机（wt）已被广泛应用于电力系统。然而，可再生能源(res)的间歇性发电特性会对公用电网的稳定运行构成严重威胁。为了克服可再生能源(res)的发电不确定性问题，提出了微电网的概念，以有效集成可再生能源(res)、储能系统(ess)、电力电子转换器和本地负载。
3.在交流微电网中，储能系统(ess)单元通过切换充电或放电模式在维持系统能量平衡方面发挥着重要作用。当可再生能源(res)产生的能量大于负载消耗的能量时，储能系统(ess)单元将工作在充电模式以吸收多余的能量；当可再生能源(res)发电量不足以满足负载需求时，它将切换到放电模式。注意到储能系统(ess)单元的可用容量通常会因为其老化和服务周期的多少因素而不同，从而导致放电过程中的放电速率和荷电状态(soc)值不同。当某个储能系统(ess)单元的荷电状态(soc)下降至阈值以下时，则该单元必须从系统中退出运行以避免深度放电，造成的结果是剩余的储能系统(ess)单元的放电速率会立刻变快以为负载提供与之前相同的电力能量，放电速率的突变可能会对电池造成永久性损坏，从而缩短其使用寿命。因此，实现不同容量储能系统(ess)单元之间的荷电状态(soc)平衡是一个亟待解决的关键问题。
4.为了实现微电网中的荷电状态(soc)平衡，现有文献中提出了不同的控制方法。这些控制策略通常在分层控制结构内提出，可分为三种类型：集中控制、分散控制和分布式控制。对于第一类，通常需要一个微电网中央控制器(mgcc) 来收集所需的数据，然后将控制信号反馈回每个储能系统(ess)单元。然而，这种集中控制结构很容易出现单点故障。此外，中央控制器(mgcc)和每个储能系统(ess)单元之间都需要建立通信线路，这将大大增加通信成本并限制了系统可扩展性。对于第二类控制方法，通常在交流微电网中提出了基于p-f下垂控制的分散控制策略来实现荷电状态(soc)平衡。在分散控制框架中，只需要局部信息来自适应地调节下垂系数即可。然而，为了将频率保持在规定范围内，需要仔细设计关键的下垂系数，给实际应用带来不便。有文献提出了用于实现荷电状态(soc)平衡的双象限下垂控制器，可以根据n阶的荷电状态(soc)值来自适应调节下垂系数。然而，该方法主要解决的是具有相同额定功率和容量的储能系统(ess)单元之间的荷电状态(soc)平衡，这导致在实践中的应用受到限制。为了克服这一限制，前人在下垂控制中添加了一个荷电状态(soc)平衡因子，这可以实现在不同额定容量的储能系统(ess)单元之间的荷电状态(soc)平衡控制。
5.与集中控制和分散控制相比，分布式控制方法由于其更好的可靠性、鲁棒性和灵活性而在微电网中得到了广泛的应用。分布式控制方法可以有效避免因下垂系数变化引起
的稳定性问题。但是目前所有工作都是基于周期性通信进行的。即使系统达到稳态阶段，信号传输速率也将保持不变，这会产生大量冗余信息。考虑到通信带宽的限制，有必要应用一种更有效的通信方式，同时保证令人满意的控制性能。
6.近年来，事件触发控制（etc）方法已广泛应用于交流和直流微电网。事件触发控制（etc）基于非周期性通信网络来实现的。只有当局部观测误差达到预定义的事件触发条件时才会产生触发信号，触发控制器进行数据的采集和信号的传输，从而有效减少通信冗余。因此，有必要提出一种基于事件触发通信的更简单、更快速的控制结构，以实现储能系统(ess)单元之间的储能平衡。

技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种构网型储能并网控制方法，为一种新颖的分布式事件触发控制方法，以实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态均衡；该方法基于同步参考坐标系（srf）虚拟阻抗回路实现，而不是传统的下垂控制，从而避免了有功功率和无功功率的计算和滤波过程，在实现荷电状态(soc)平衡的同时可以获得更快的动态响应速度。
8.本发明采用如下的技术方案：一种构网型储能并网控制方法，以实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态均衡，其特征是：该储能并网控制方法主要由以下三大步骤完成：第一步：描述荷电状态平衡控制的原理；第二步：提出事件触发控制方法策略；第三步：对所提出的事件触发控制方法策略的稳定性分析和芝诺现象的排除。
9.进一步的，所述荷电状态平衡控制的原理，具体为：虚拟同步机的第i台储能系统单元的荷电状态定义如下：(1)其中，为第i台储能系统单元的初始荷电状态值，为第i台储能系统单元的额定容量，为第i台储能系统单元的输出有功功率，为第i台储能系统单元的荷电状态额定值；初始荷电状态值和额定容量的不同使得储能系统单元之间不能实现荷电状态平衡，通过调整每个储能系统单元的输出有功功率，实现荷电状态的平衡；虚拟同步机输出功率分配控制由srf虚拟阻抗回路、锁相环和内部比例谐振控制器三部分组成；通过虚拟电阻回路独立控制直轴和交轴输出电流，根据虚拟电阻的值产生不同的直轴电压降和交轴电压降，直轴电压降会降低输出电压的幅度，赋予储能系统直轴输出电流电压幅度下垂特性；交轴电压降会增加锁相环的频率，从而赋予储能系统交轴输出电流角频率下垂特性；不同逆变器之间的i
od
, i
oq
, r
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, r
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的关系表示如下： (2a)
ꢀ
(2b)其中和分别是第n台逆变器的直轴虚拟电阻和交轴虚拟电阻，和分别是第n台逆变器的直轴交轴；通过调节对应的虚拟电阻实现并联逆变器之间和的比例分配；有功功率和无功功率分配通过乘以电压参考来实现，如下所示： (3a) (3b)其中和为第n台逆变器的输出有功功率和输出无功功率，输出有功功率分配通过调整直轴的虚拟电阻来实现。
10.进一步的，所述事件触发控制方法策略，以实现不同额定容量储能系统单元之间的荷电状态平衡，分为二部分，第一部分为储能系统的通信网络，第二部分为事件触发控制方法；其具体为：第一部分的储能系统的通信网络，多智能体微电网的通信网络模型用无向图表示；其中表示由组成的有限顶点集, 是边的集和，是邻接矩阵；若代理j将其信息发送给代理i，则表示；当所有边都满足时，则图g被认为是无向图；代理i接收到来自其他代理信息的代理集合表示为；若，则元素，否则；代理i的度定义为，度矩阵定义为；拉普拉斯矩阵l定义为l=y-a，矩阵l既是对称的又是半正定的。
11.进一步的，第二部分事件触发控制方法，具体为：荷电状态平衡控制的状态空间模型构造为： (4)
其中表述第i个储能系统soc的微分，是第i台储能系统单元的控制输入；分布式控制器构造为 (5)其中是控制增益，定义为 (6)式（5）和式（6）中的分布式控制器是基于连续通信网络实现的；为节省有限通信带宽的使用，采用事件触发机制，式(6)重新定义如下： (7)其中为所有的储能系统的荷电状态，为系数，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的初始荷电状态估计值，第i台储能系统单元的初始荷电状态估计值；它仅在预定义的事件触发条件得到满足，产生事件触发信号会进行状态更新，进而与实际值相等，并在两个事件触发时刻之间保持不变，减少冗余信息的产生；荷电状态的状态观测误差定义为： (8)其中为状态观测误差，为第i台储能系统单元的荷电状态最新触发状态，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第i台储能系统在tk时间，为第i台储能系统在t
k+1
时间，为任意的时间t在某个区间；当状态观测误差达到预定义的阈值时，将满足公式（10）中定义的事件触发条件；此时会产生触发信号并发送给控制器进行状态采样和信号传输；状态估计值将等于数据采样后的实际值，然后状态观测误差将重置为零，在下一个事件触发时间间隔，状态观测误差将继续增加，直到达到小于前一个阈值的新阈值；阈值是与储能系统单元之间的荷电状态误差密切相关的状态变量；随着所有储能系统单元的荷电状态逐渐达到共识值，阈值会越来越小，直到最终收敛到零，即所提出的分布式控制器实现荷电状态平衡。
12.进一步的，假设通信拓扑是一个与领导节点相连的无向图；那么，如果事件触发时刻定义如下，则公式（5）和（7）中的分布式控制器实现荷电状态平衡控制： (9)其中事件触发条件定义为
ꢀ
(10)其中是满足的正系数，是满足的正常数；以非周期性通信方式交换相邻储能系统单元的本地荷电状态值；控制输入将被发送到pi控制器以生成动态直轴虚拟电阻，如下所示：（11）是动态直轴虚拟电阻，其中分别是 pi 控制器的比例系数和积分系数；是控制增益，动态直轴虚拟电阻将添加到静态直轴虚拟电阻中以生成总直轴虚拟电阻如下： (12)其中是静态直轴虚拟电阻；通过自适应调节动态直轴虚拟电阻来实现比例有功功率分配和荷电状态平衡。
13.进一步的，事件触发控制方法策略的稳定性分析，具体为：结合公式(4)、(5)、(7)和(8)，在时刻的全局输出误差为 (13)定义，省略下标i，将x(t)缩写为x，公式（13）重新定义为 (14)其中，得到 (15)其中；考虑以下lyapunov函数: (16)则式(16)的导数写为 (17)
中的分布式控制器，若采用式(10)中提出的事件触发条件，则事件间间隔具有由正常数η表示的下限；观察到，事件触发控制器的事件间隔存在下限，即排除芝诺现象。
15.本发明的有益效果是：（1）本方法不需要任何全局信息，只需要每个储能系统单元的本地荷电状态值与相其邻的储能系统单元进行交换即可。此外，通过采用所提出的事件触发机制，仅在满足预定义的触发条件时才进行数据采样和信号传输，有效节省了通信资源的使用。
16.（2）本方法提出了基于事件触发控制的新型分布式方法来实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态平衡，采用这种非周期性通信方式可以有效避免繁重的通信负担。
17.(3) 提出了一个lyapunov函数来证明系统的全局稳定性，通过分析可以避免芝诺现象。
18.(4) 实验结果验证了所提出的荷电状态平衡方法的有效性，并证明了对动态负载变化和通信故障的鲁棒性。此外，与周期性通信系统的比较表明，所提出的事件触发算法可以有效地减少信号传输的总次数，从而有效减轻了通信压力。
附图说明
19.图1为本发明虚拟同步机输出功率分配控制框图。
20.图2为本发明的事件触发时间生成机制图。
21.图3为本发明的虚拟同步机分布式事件触发控制示意图。
22.图4为本发明的实验中搭建的微电网示意图。
23.图5为本发明的荷电状态平衡控制性能波形图；其中(a)储能系统单元的输出功率值；(b)储能系统单元的荷电状态值。
24.图6为本发明的通信故障对荷电状态平衡的影响波形图；其中(a)储能系统单元的输出功率值；(b)储能系统单元的荷电状态值。
25.图7为本发明的动态负载变化对荷电状态平衡的影响波形图；其中(a)储能系统单元的输出功率值；(b)储能系统单元的荷电状态值。
26.图8为本发明的事件触发控制激活时ess1的事件触发时刻波形图。
27.图9为本发明的周期性和事件触发控制策略下的数据传输总数图。
具体实施方式
28.本发明是这样来工作和实施的，目前虚拟同步机广泛应用和可再生能源的渗透率越来越高，储能系统作为补偿虚拟同步机组成的微电网中可再生能源产生的功率波动的关键设备得到了广泛的应用。然而，由于储能系统的初始荷电状态值和容量通常不一致，导致实现储能系统单元之间的荷电状态平衡是一项重大挑战。针对这一问题，提出了一种分布式事件触发控制策略，通过调节虚拟电阻实现储能系统单元之间的荷电状态平衡。
29.一种构网型储能并网控制方法，以实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态均衡，其特征是：该储能并网控制方法主要由以下三大步骤完成：第一步：描述荷电状态平衡控制的原理；第二步：提出事件触发控制方法策略；第三步：对所提出的事件触发控制方法策略的稳定性分析和芝诺现象的排除。
30.关于荷电状态(soc)平衡控制原理，具体为：忽略虚拟同步机的功率损耗，第i台储能系统(ess) 单元的荷电状态(soc)可以定义如下：(1)其中，、和分别为第i台储能系统(ess)单元的初始荷电状态(soc)值、额定容量和输出有功功率，为第i台储能系统单元的荷电状态额定值。可以看出，由于初始荷电状态(soc)值和额定容量的不同，储能系统(ess)单元之间难以实现荷电状态(soc)平衡。因此，通过调整每个储能系统(ess)单元的输出有功功率，可以实现荷电状态(soc)的平衡，从而保证电池在放电过程不受损害，延长其使用寿命。
31.如图1所示为输出功率分配的控制框图。它主要由三部分组成：srf虚拟阻抗回路、锁相环(pll)和内部比例谐振(pr)控制器。与传统的功率下垂控制相比，这种控制策略不需要计算有功和无功功率来产生电压参考。仅需要参考电压幅值和由锁相环生成的参考相角来生成电压参考值。该控制策略的原理是通过虚拟电阻（vr）回路独立控制直轴（d轴）和交轴（q轴）输出电流，根据vr的值产生不同的直轴和交轴电压降。直轴压降会降低输出电压的幅度，从而赋予系统直轴输出电流电压幅度（）下垂特性。交轴压降会增加锁相环的频率，从而赋予系统交轴输出电流角频率（）下垂特性。不同逆变器之间的i
od
, i
oq
, r
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, r
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的关系可以表示如下： (2a) (2b)其中r
vird
和r
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分别是第n台逆变器的d轴和q轴vr。因此，通过调节其对应的vr可以实现并联逆变器之间和的比例分配。此外，有功和无功功率分配可以通过乘以电压参考来实现，如下所示： (3a) (3b)其中和为第n台逆变器的输出有功和无功功率。因此有功功率分配可以通过调整d轴vr来实现。
32.所述事件触发控制方法策略，以实现不同额定容量储能系统单元之间的荷电状态平衡，分为二部分，第一部分为储能系统的通信网络，第二部分为事件触发控制方法；其具体为：第一部分为通信网络：多智能体微电网的通信网络模型用无向图表示，其中表示由组
成的有限顶点集, 是边的集和，是邻接矩阵。如果代理j可以将其信息发送给代理i，则表示。当所有边都满足时，则图g被认为是无向图。代理i可以接收到来自其他代理信息的代理集合表示为。如果，则元素，否则。代理i的度定义为，度矩阵定义为。拉普拉斯矩阵l定义为l=y-a，矩阵l既是对称的又是半正定的。
33.第二部分为平衡控制方法，荷电状态(soc)平衡控制的状态空间模型可以构造为： (4)其中是第i台储能系统(ess)单元的控制输入。
34.分布式控制器构造为 (5)其中是控制增益，定义为 (6)然而，式（5）和式（6）中的分布式控制器是基于连续通信网络实现的。荷电状态(soc)信号在会相邻的储能系统(ess) 单元之间进行周期性的信号传输，产生大量的冗余信息，给系统带来了沉重的通信负担。因此，为了节省有限通信带宽的使用，采用事件触发机制，式(6)可重新定义如下： (7)其中为所有的储能系统的荷电状态，为系数，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的初始荷电状态估计值，第i台储能系统单元的初始荷电状态估计值； (8)其中为状态观测误差，为第i台储能系统单元的荷电状态最新触发状态，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第i台储能系统在tk时间，为第i台储能系统在t
k+1
时间，为任意的时间t在某个区间；注意到状态观测误差是最新触发状态与实时状态
之间的差值。当状态观测误差达到预定义的阈值时，将满足公式（10）中定义的事件触发条件。此时会产生触发信号并发送给控制器进行状态采样和信号传输。状态估计值将等于数据采样后的实际值，然后状态观测误差将重置为零，如图2所示。在下一个事件触发时间间隔，将继续增加，直到达到小于前一个阈值的新阈值。需要指出的是，阈值是与储能系统(ess)单元之间的荷电状态(soc)误差密切相关的状态变量。随着所有储能系统(ess)单元的荷电状态(soc)逐渐达到共识值，阈值会越来越小，直到最终收敛到零，这意味着所提出的控制器成功实现了荷电状态(soc)平衡。
35.定理 1：假设通信拓扑是一个与领导节点相连的无向图。那么，如果事件触发时刻定义如下，则公式（5）和（7）中的控制器可以实现荷电状态(soc)平衡控制： (9)其中事件触发条件定义为 (10)其中是满足的正系数，是满足的正常数。
36.分布式事件触发控制方案如图3所示。注意到该控制方案不需要例如平均荷电状态(soc)值等全局信息，仅以非周期性通信方式交换相邻储能系统(ess)单元的本地荷电状态(soc)值。控制输入将被发送到pi控制器以生成动态d轴vr，如下所示：（11）是动态直轴虚拟电阻，其中分别是 pi 控制器的比例系数和积分系数；是控制增益，动态直轴虚拟电阻将添加到静态直轴虚拟电阻中以生成总直轴虚拟电阻如下： (12)其中是静态d轴vr。因此，可以通过自适应调节动态d轴vr来实现比例有功功率分配和荷电状态(soc)平衡。
37.lyapunov方法用于证明定理1中所提出控制策略的稳定性。此外，为了避免zeno现象，分析了两次事件触发时刻之间存在下界。
38.定理1证明：结合公式(4)、(5)、(7)和(8)，在时刻的全局输出误差可写为 (13)为简化证明，省略下标i，将x(t)缩写为x，定义。所以公式（13）可以重新定义为 (14)其中。同样，可以得到 (15)其中。考虑以下lyapunov函数: (16)则式(16)的导数可写为 (17)结合公式(14)和(17)有 (18)把式(15)代入式(18)得到 (19)展开式(19), 得到(20)考虑以下不等式: (21)式(20)中的方程可有上界为(22)因为无向图是对称的，所以有以下等式:
(23)把式(23)代入式(22)中得(24)假设 (25)那么如果以下条件成立 (26)其中，得到 (27)因此，式(10)中提出的事件触发条件可以保证是渐近稳定的,证明完毕。
39.事件间隔分析：定理2：假设通信拓扑g是一个无向连通的图。考虑(4)中的系统和(5)及(7) 中的控制器。如果采用(10)中提出的事件触发条件，则事件间间隔具有由正常数η表示的下限。
40.证明：考虑以下时间导数：(28)根据式(8)，状态观测误差的时间导数可写为： (29)因此，式（15）中的导数可以写成： (30)结合 (28)、(29) 和 (30) 得到(31)结合 (14) 和 (31) 得到
(32)根据(15)式，的上界可表示为(33)将 (33) 代入 (32)，得到(34)因此的上限为 (35)其中是以下微分方程的解： (36)因此，的函数可以写成 (37)定义为 (38)因此可以得到 (39)结合 (10)、(37) 和 (39)，得到(40)
因此，正常数可以表示如下：(41)可以观察到，提出的事件触发控制器的事件间隔存在下限，因此可以排除芝诺现象。
41.本发明为了验证所提出的分布式事件触发控制策略的有效性，建立了虚拟同步机孤岛交流微电网，如图4所示。测试系统的通信图是无向的。
42.实施例1：荷电状态平衡控制。为了测试荷电状态平衡控制的性能，在该测试系统中建立了三个具有不同额定容量的储能系统单元（额定容量比例为 3:2:1）。实验结果如图4所示。开始时，三台储能系统单元以并联方式运行，输出功率相同，如图 5(a) 所示。此外，如图 5(b) 所示，初始时所有储能系统单元都处于满电状态，因此它们的初始荷电状态值等于1.0。可以看出，在t《t1期间，由于额定容量不同，每台储能系统单元的荷电状态会以不同的速率下降，从而导致它们荷电状态之间的差异越来越大。在 t=t1时，启动荷电状态均衡控制器。相邻储能系统单元之间的荷电状态误差信号将被发送到pi控制器以生成动态d轴vr，从而可以调整其输出功率。因此，在 t=t
1 时，输出功率开始根据它们的荷电状态和额定容量在这些储能系统单元之间按比例分配。可以观察到，具有较高荷电状态的储能系统单元将提供比其他单元更多的输出功率，以确保存储的能量平衡。通过采用这种控制策略，不同储能系统单元的荷电状态将逐渐收敛到一个一致值，从而最终实现荷电状态平衡注意到输出功率分配比例最终将稳定为 3:2:1，这与额定容量比例一致。因此，基于式（1），在剩余的放电过程中可以始终保证储能系统单元之间的荷电状态平衡。
43.实施例2：通信故障对荷电状态平衡的影响。通信故障下的荷电状态均衡控制表现如图 6所示。在 t《t
1 时，所有三台储能系统均以稳态运行，并按比例向公共负载供电。在 t=t
1 时，dg1 与其余 dg 之间的通信线路断开。此时，dg1 的输出功率仅由一次控制决定，因为此时dg1 的动态 d 轴 vr 减小到零。因此，dg1 的输出功率将下降到之前的水平，剩余的功率将在 dg2 和 dg3 之间重新分配，以保持总输出功率不变。需要注意的是，ess1的荷电状态会因为通信故障而不再与其他储能系统单元的荷电状态保持一致。在 t=t2时， ess
1 重新接入到系统中，然后soc1、soc
2 和soc
3 将在短时间内重新收敛到与之前相同的一致值。
44.实施例3：动态负载变化对荷电状态平衡的影响。图7验证了荷电状态平衡控制在动态负载变化下的鲁棒性。在 t《t
1 时，所有三台储能系统均以稳态运行，并按比例向公共负载供电。在 t=t
1 时添加一个额外负载。可以看出，额外负载的接入会引起各储能系统输出功率的阶跃变化，并对储能系统的放电速率产生影响。在 t=t
2 时，额外负载断开，储能系统的输出功率和放电速率将恢复到额外负载接入之前的水平。可以观察到荷电状态值的一致性不会受到动态负载变化的影响，这验证了所提出的控制策略的良好的鲁棒性。
45.实施例4：与周期性采样系统的比较。将提出的事件触发控制与周期性通信系统进行比较，以验证其减轻通信压力的有效性。ess1的事件触发时刻如图 8所示。可以观察到，在所提出的事件触发控制启动之前没有任何触发信号。而这些信号只有在满足预定义的事
件触发条件时才会产生，这意味着数据采样和信号传输是以非周期性方式进行的。因此，与周期采样系统相比，可以避免可能产生的信号堵塞情况，节省信号处理资源。此外，两种通信策略下的数据传输比较如图9所示。在这种情况下，周期性通信的采样频率设置为 10khz。以荷电状态(soc)平衡控制为例， ess1、ess2、ess3的通信更新次数分别为19653、20011、17876。与周期性通信相比，数据传输的总数减少了84.02%，这意味着采用所提出的事件触发机制可以显着降低通信负担。因此，可以通过较少的通信信息传输来实现荷电状态的平衡控制。
46.本发明提出了一种虚拟同步机分布式事件触发控制荷电状态(soc)方法，以实现不同额定容量储能系统(ess)单元之间的荷电状态(soc)平衡。与以前的工作相比，不需要全局信息，只需计算本地荷电状态(soc) 值并通过稀疏通信网络进行交换。基于事件触发机制，可以有效减轻通信负担，放宽对精确实时信号传输的要求。此外，实现了基于 lyapunov 函数的方法来证明系统的全局稳定性。此外，分析了事件触发区间的下界，证明了zeno行为的排除。最后通过实验结果验证了平衡荷电状态(soc)的性能。并且在实验案例研究中也验证了所提出的控制策略对动态负载变化和通信故障的鲁棒性。

技术特征：

1.一种构网型储能并网控制方法，以实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态均衡，其特征是：该储能并网控制方法主要由以下三大步骤完成：第一步：描述荷电状态平衡控制的原理；第二步：提出事件触发控制方法策略；第三步：对所提出的事件触发控制方法策略的稳定性分析和芝诺现象的排除；所述荷电状态平衡控制的原理，具体为：虚拟同步机的第i台储能系统单元的荷电状态定义如下：(1)其中，为第i台储能系统单元的初始荷电状态值，为第i台储能系统单元的额定容量，为第i台储能系统单元的输出有功功率，为第i台储能系统单元的荷电状态额定值；初始荷电状态值和额定容量的不同使得储能系统单元之间不能实现荷电状态平衡，通过调整每个储能系统单元的输出有功功率，实现荷电状态的平衡；虚拟同步机输出功率分配控制由srf虚拟阻抗回路、锁相环和内部比例谐振控制器三部分组成；通过虚拟电阻回路独立控制直轴和交轴输出电流，根据虚拟电阻的值产生不同的直轴电压降和交轴电压降，直轴电压降会降低输出电压的幅度，赋予储能系统直轴输出电流电压幅度下垂特性；交轴电压降会增加锁相环的频率，从而赋予储能系统交轴输出电流角频率下垂特性；不同逆变器之间的i
od
, i
oq
, r
vird
, r
virq
的关系表示如下： (2a) (2b)其中和分别是第n台逆变器的直轴虚拟电阻和交轴虚拟电阻，和分别是第n台逆变器的直轴交轴；通过调节对应的虚拟电阻实现并联逆变器之间和的比例分配；有功功率和无功功率分配通过乘以电压参考来实现，如下所示： (3a) (3b)其中和为第n台逆变器的输出有功功率和输出无功功率，输出有功功率分配通过调整直轴的虚拟电阻来实现。2.根据权利要求1所述的一种构网型储能并网控制方法，其特征是：所述事件触发控制方法策略，以实现不同额定容量储能系统单元之间的荷电状态平衡，分为二部分，第一部分
为储能系统的通信网络，第二部分为事件触发控制方法；其具体为：第一部分的储能系统的通信网络，多智能体微电网的通信网络模型用无向图表示；其中表示由组成的有限顶点集, 是边的集和，是邻接矩阵；若代理j将其信息发送给代理i，则表示；当所有边都满足时，则图g被认为是无向图；代理i接收到来自其他代理信息的代理集合表示为；若，则元素，否则；代理i的度定义为，度矩阵定义为；拉普拉斯矩阵l定义为l=y-a，矩阵l既是对称的又是半正定的。3.根据权利要求2所述的一种构网型储能并网控制方法，其特征是：第二部分事件触发控制方法，具体为：荷电状态平衡控制的状态空间模型构造为： (4)其中表述第i个储能系统soc的微分，是第i台储能系统单元的控制输入；分布式控制器构造为 (5)其中是控制增益，定义为 (6)式（5）和式（6）中的分布式控制器是基于连续通信网络实现的；为节省有限通信带宽的使用，采用事件触发机制，式(6)重新定义如下： (7)其中为所有的储能系统的荷电状态，为系数，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第j台储能系统单元的初始荷电状态估计值，第i台储能系统单元的初始荷电状态估计值；仅在预定义的事件触发条件得到满足，产生事件触发信号会进行状态更新，进而与实际值相等，并在两个事件触发时刻之间保持不变，减少冗余信息的产生；荷电状态的状态观测误差定义为：
ꢀ
(8)其中为状态观测误差，为第i台储能系统单元的荷电状态最新触发状态，为第i台储能系统单元的荷电状态实时状态，为第i台储能系统在t
k
时间，为第i台储能系统在t
k+1
时间，为任意的时间t在某个区间；当状态观测误差达到预定义的阈值时，将满足公式（10）中定义的事件触发条件；此时会产生触发信号并发送给控制器进行状态采样和信号传输；状态估计值将等于数据采样后的实际值，然后状态观测误差将重置为零，在下一个事件触发时间间隔，状态观测误差将继续增加，直到达到小于前一个阈值的新阈值；阈值是与储能系统单元之间的荷电状态误差密切相关的状态变量；随着所有储能系统单元的荷电状态逐渐达到共识值，阈值会越来越小，直到最终收敛到零，即所提出的分布式控制器实现荷电状态平衡。4.根据权利要求3所述的一种构网型储能并网控制方法，其特征是：假设通信拓扑是一个与领导节点相连的无向图；那么，如果事件触发时刻定义如下，则公式（5）和（7）中的分布式控制器实现荷电状态平衡控制： (9)其中事件触发条件定义为 (10)其中是满足的正系数，是满足的正常数；以非周期性通信方式交换相邻储能系统单元的本地荷电状态值；控制输入将被发送到pi控制器以生成动态直轴虚拟电阻，如下所示：（11）是动态直轴虚拟电阻，其中分别是 pi 控制器的比例系数和积分系数；是控制增益，动态直轴虚拟电阻将添加到静态直轴虚拟电阻中以生成总直轴虚拟电阻如下：(12)其中是静态直轴虚拟电阻；通过自适应调节动态直轴虚拟电阻来实现比例有
功功率分配和荷电状态平衡。5.根据权利要求4所述的一种构网型储能并网控制方法，其特征是：事件触发控制方法策略的稳定性分析，具体为：结合公式(4)、(5)、(7)和(8)，在时刻的全局输出误差为 (13)定义，省略下标i，将x(t)缩写为x，公式（13）重新定义为 (14)其中，得到 (15)其中；考虑以下lyapunov函数:(16)则式(16)的导数写为(17)结合公式(14)和(17)有 (18)把式(15)代入式(18)得到 (19)展开式(19), 得到(20)考虑以下不等式:(21)式(20)中的方程有上界为(22)因为无向图是对称的，有以下等式:
(23)把式(23)代入式(22)中得(24)假设 (25)那么如果以下条件成立 (26)其中，得到 (27)式(10)中提出的事件触发条件保证是渐近稳定的。6.根据权利要求5所述的一种构网型储能并网控制方法，其特征是：对所提出的事件触发控制方法策略芝诺现象的排除；假设通信拓扑g是一个无向连通的图，考虑式(4)中的储能系统和式(5)及式(7) 中的分布式控制器，若采用式(10)中提出的事件触发条件，则事件间间隔具有由正常数η表示的下限；观察到，事件触发控制器的事件间隔存在下限，即排除芝诺现象。

技术总结

本发明公开了一种构网型储能并网控制方法，以实现不同容量的储能系统单元之间的荷电状态均衡，该储能并网控制方法由以下步骤完成：描述SoC平衡控制的原理；提出事件触发控制方法策略；对所提出的事件触发控制方法策略的稳定性和芝诺现象的排除进行分析。与现有方法相比，不需要任何全局信息，只需要每个储能系统单元的本地荷电状态值与相其邻的储能系统单元进行交换即可。通过采用所提出的事件触发机制，仅在满足预定义的触发条件时才进行数据采样和信号传输，有效节省了通信资源的使用。本发明分析所提出的控制策略的稳定性和事件间间隔，且证明所提出的控制策略的有效性。且证明所提出的控制策略的有效性。且证明所提出的控制策略的有效性。