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申请/专利权人：国网甘肃省电力公司;国网甘肃省电力公司张掖供电公司;国网甘肃省电力公司天水供电公司

摘要：本发明公开了考虑电池本体特性的储能电站功率模型预测控制方法，本发明首先对电化学储能电站的典型结构进行了分析，建立了电化学储能电站模型并考虑电池本体特性的储能电站功率模型预测控制策略，对储能电池荷电状态进行分析，根据其充放电特性对其进行状态分区，划分为五个区间，功率控制策略要考虑不同的储能荷电状态约束。为了控制储能电池组工作在理想区间，可将储能电池荷电状态作为功率调节反馈量，根据储能电池荷电状态所在区间实时调节电池组充放电功率，防止储能电池荷电状态越限。同时还考虑了电池能效，使储能电站站端充放电损耗最小。

主权项：1.考虑电池本体特性的储能电站功率模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1:基于预测模型对储能电站系统的SOC进行监测建立合适的系统模型，通过计算SOC约束条件下的功率参考值，并且考虑电站能效，构建功率最优控制问题；储能电池进行SOC限制的具体内容如下，根据调度指令通过区块链存储每个PCS的信息，区域调度层在明确电网功率需求的基础上，综合考量储能电池的本体特性，即储能荷电状态管理，根据SOC的状态对电池SOC进行状态分区，确定各区间的出力目标并制定相应协调功率控制策略完成储能电站的功率控制，将功率控制指令分配到每个PCS,每个PCS按照储能电池组的SOC进行比例分配，储能电池SOC限制条件如下： 1式中：为电池SOC下限；为电池SOC上限；根据电池充放电效率和调节能力，将SOC划分为，，，，这5个区间，其中和分别为电池正常工作时SOC下限和上限，当SOC超过这2个限值时，即SOC在区间和区间，储能电池组功率会受到限制；当SOC在区间时，储能电池组充电调节能力强、放电能力不足，如果储能电池组放电，则应减小放电功率，避免SOC快速下降；当SOC在区间时，储能电池组放电调节能力强、充电能力不足，如果储能电池组充电，则应减小充电功率，避免SOC快速上升；当SOC在区间时，储能电池组充放电调节能力均很强，是储能电池组理想工作区；将SOC作为功率调节反馈量，控制储能电池组工作在理想区间，具体如下：根据电池SOC所在区间实时调节电池组充放电功率，防止SOC越限；引入SOC约束调整系数，充电状态和放电状态下的表达式分别如式（2）和式（3）所示： 2其中 3 4因此，可得考虑SOC约束的储能电池组充放电功率如式（5）所示： 5式中：为仅考虑SOC约束的修正后储能目标功率为储能充放电标志位，其值由下式确定： 6电网侧电化学储能电站优化运行的目标还应该考虑全站能效最大，经济性最高，这也是优化目标，可以等效为站端储能充放电损耗最小，即最小；假定储能电站有台PCS，每台PCS的充放电功率为，PCS在该充放电功率下对应的能效为，则该台PCS的充放电功率损耗为，具体表达式如下： 7步骤2:利用离散方法将连续形式的最优控制问题离散化，然后在线求解得到最优控制PWM信号，将得到的最优控制PWM信号开始部分作用于三相两电平并网逆变器，来控制电池的放电或充电过程，使储能电站能以最佳效率吸收或提供功率，最大化电池的充放电能力，如此循环往复实现在线滚动优化实现储能电站最优功率控制；其中，两电平逆变器具有八个开关状态，包括六个有源电压矢量和两个零电压矢量，三相两电平并网逆变器功率预测模型如下：abc三相静止坐标系下状态方程： 8式中：L为实际滤波电感，R为寄生电阻，为a,b,c三相并网电流，为a,b,c双向变换器输出三相电压，为a,b,c三相并网电压；经过Clark变换将abc三相静止坐标系下的电流状态方程转化到两相坐标系： 9式中：为两相坐标系下的并网电流，为两相坐标系下的双向变换器输出电压，为两相坐标系下的并网电压；控制对象是储能电站的并网功率，利用前向欧拉公式将负载电流离散化，为采样时间： 10接下来对储能电站的瞬时功进行率预测： 11式中：为时刻储能电站的有功功率和无功功率；步骤3:建立合适的目标函数，将多种开关状态依次带入目标函数；使储能电站能以最佳效率吸收或提供功率，最大化电池的充放电能力，具体内容如下，考虑电池本体特性的电化学储能电站功率模型预测控制策略可以通过求解下面的目标函数实现： 12式中，为储能电站的参考有功功率和无功功率，为储能电站的瞬时有功功率和无功功率；分别为功率误差最小以及能耗损耗最小的两个目标函数各自的权重系数；步骤5:通过枚举的方式选择使目标函数最小的矢量所对应的开关状态进行下一控制周期的控制。

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