微电网储能系统多智能体协调控制策略研究

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为减少化石能源的使用,促进可再生能源的利用,储能型微电网逐渐得到了广泛的应用。可再生能源具有间歇性和波动性的特点,在微电网中引入储能设备,能有效调节系统波动,保证微电网安全、稳定运行。实际应用中往往需要多组储能单元才能满足微电网的功率需求,当多组储能单元在荷电状态(State of Charge,SoC)不一致时持续工作,会导致某些储能单元过放或过充,影响储能单元的寿命及微电网的稳定性。基于此为了实现多储能SoC均衡,本文以孤岛光储直流微电网为研究对象,提出基于多智能体一致性算法的多储能协调控制策略,实现多组储能单元SoC均衡,并在此基础上提出变调节因子SoC均衡策略,有效地提高SoC均衡速度,论文主要工作包含以下四个方面。(1)光储直流微电网系统建模设计光储直流微电网系统的整体结构,建立光伏电池、储能电池的数学模型,在此基础上分析光伏电池、储能电池的工作特性及储能电池的SoC特性。(2)基于多智能体的多储能协调控制策略研究针对下垂控制电流分配精度、线路阻抗、电池容量等因素对储能单元SoC均衡程度和速度造成影响的问题,提出基于多智能体一致性算法的多储能协调控制策略,通过反余切函数将下垂系数和SoC关联,使下垂系数在一定范围内变化,控制储能单元的充放电过程,减小电压偏差、提高电流分配精度,更好的实现储能单元的SoC均衡、提高均衡速度。(3)基于事件触发的多智能体储能系统通信策略研究针对上述均衡策略中储能单元采用传统的周期性通信方式会造成不必要的通信资源浪费、控制器更新频率高等问题,提出一种自适应事件触发通信方式,通过比较储能系统中状态变量误差和阈值的大小,动态调整事件触发参数,有效降低储能单元通信频率。仿真结果表明,事件触发通信次数从周期性采样的103降低到102、101数量级,且相较于集中式和分布式事件触发,自适应事件触发的通信次数最少,节省了通信资源,减轻系统的通信负担,具有较好的控制效果。(4)算例验证与分析为验证所提控制策略的效果,在MATLAB/Simulink平台搭建模型,对负载扰动、储能单元故障、线路阻抗变化等六种不同工况进行仿真分析,结果表明,所提策略在不同场景下均能够实现储能单元SoC均衡,提高SoC均衡速度,不同工况下速度提升7.5%~26%,平均提升14.325%,线路阻抗变化的情况下仍能提高电流的分配精度和SoC均衡精度,减小母线电压的波动。与周期性通信相比,系统运行状态变化时,自适应事件触发的通信策略能有效调节事件触发频率,显著降低储能单元间的通信次数,节约通信资源。综上所述,本文针对传统下垂控制存在的电流分配精度、线路阻抗等因素对SoC均衡程度和速度造成影响的问题,以及多组储能单元采用传统定周期通信方式造成通信频率高和不必要通信资源浪费的问题,提出基于多智能体一致性算法的协调控制策略和自适应事件触发的多储能通信策略,通过仿真与实验验证结果表明所提策略可以实现SoC均衡,提高SoC均衡速度,并且降低储能单元间的通信频率,节省通信资源。
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