基于端口状态识别的光储多端口双向功率控制方法及系统与流程

本发明涉及储能协调控制，具体涉及基于端口状态识别的光储多端口双向功率控制方法及系统。

背景技术：

1、光伏发电、储能装置与交流系统通过多端口变流设备接入时，需要根据各端口的实时供能能力、受能能力及功率需求，对有功功率进行双向调节。现有光储功率控制方法通常依据端口瞬时功率、开关状态或预设运行模式划分端口功能，难以综合反映端口功率变化趋势、投退切换稳定性及剩余调节能力。当端口处于投退切换、功率快速波动或运行能力接近边界的状态时，容易发生端口角色识别滞后或频繁切换，进而造成控制指令反复调整及端口功率震荡。

2、同时，现有方法多采用固定功率限值或单一储能荷电状态阈值约束功率分配，缺少对端口退出、储能soc临界及功率方向反转等不同约束情形的统一处理。当光伏出力、交流侧供需关系及储能调节能力同时变化时，固定控制边界难以准确表征各端口的实际可调范围，也难以在光伏消纳、交流互济与储能支撑之间合理确定调节顺序及功率分担量，影响多端口功率调节的安全性、连续性与协同性。

3、因此，亟需一种能够动态识别各端口运行角色及其跃迁趋势、根据端口退出、储能soc临界和功率方向反转等工况自适应确定可调功率边界，并实现交流端口、光伏端口与储能端口有序功率分配和平滑切换的多端口双向功率控制技术。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提出基于端口状态识别的光储多端口双向功率控制方法及系统。

2、实现本发明目的技术解决方案为：

3、一方面，基于端口状态识别的光储多端口双向功率控制方法，包括以下步骤：

4、获取交流端口、光伏端口和储能端口的投退状态、端口有功功率、光伏可用功率及储能soc，形成端口运行数据集；

5、基于端口运行数据集，校验端口有功功率趋势、投退切换稳定性和端口能力匹配关系，确定各端口的供能角色、受能角色或支撑角色，同时计算角色跃迁置信度，生成端口状态矩阵；

6、基于端口状态矩阵确定基准可调功率区间，结合端口退出、储能soc临界和功率方向反转情形，生成端口可调功率边界；

7、基于端口可调功率边界和角色跃迁置信度，按照光伏消纳、交流互济和储能支撑顺序确定功率分担量，生成双向功率协同指令并控制执行。

8、进一步的，端口状态矩阵的生成，包括：

9、从端口运行数据集中提取端口有功功率序列，进行一阶线性拟合得到功率变化斜率，以端口有功功率序列的算术平均值作为基准功率值，确定功率传递主方向和功率趋势的偏移剧烈程度；

10、提取投退状态序列，统计时间窗内投退状态的跳变次数和当前有效投退状态的连续保持采样周期数，计算投退状态可信度；

11、对端口能力匹配关系进行单端口自身能力匹配校验和多端口供需耦合校验，结合功率传递主方向、投退状态可信度和端口能力裕度确定供能角色、受能角色或支撑角色；

12、基于功率变化斜率、投退状态可信度和当前角色对应能力裕度计算角色跃迁置信度，生成端口状态矩阵。

13、进一步的，端口可调功率边界的生成，包括：

14、从端口状态矩阵提取投退状态、当前角色、角色跃迁置信度、基准功率值和能力裕度，将能力裕度换算为基准可调功率量；

15、分别确定交流端口功率缺额或可承接余量、光伏端口可释放功率和储能端口安全调节功率，形成基准可调功率区间；

16、依据端口退出、储能soc临界和功率方向反转情形修正基准可调功率区间对应的边界，整合修正后的上下边界并附加约束标记，生成端口可调功率边界。

17、进一步的，功率分担量的确定，包括：

18、根据全局供需功率差值确定功率缺额工况或功率盈余工况；

19、功率缺额工况依次调用光伏端口可释放功率、交流端口功率缺额和储能端口正向可调上限，功率盈余工况依次调用交流端口可承接余量和储能端口负向可调下限；

20、根据端口可调功率区间幅值和角色跃迁置信度确定最大允许调节步长，限定各端口目标调节量。

21、进一步的，角色跃迁置信度的计算，包括：

22、取功率变化斜率的绝对值与对应端口额定功率的比值，经归一化限幅处理得到功率趋势偏移因子；

23、根据投退状态可信度计算状态稳定因子，投退状态可信度越低，状态稳定因子越大；

24、供能角色选取供能裕度，受能角色选取受能裕度，支撑角色选取供能裕度和受能裕度中的较小值，根据选取的能力裕度计算能力裕度因子，能力裕度越小，能力裕度因子越大；

25、对功率趋势偏移因子、状态稳定因子和能力裕度因子加权求和，得到角色跃迁置信度。

26、进一步的，基准可调功率区间的修正，包括：

27、端口处于退出状态时，取消对应端口的可调功率；

28、储能soc达到充电临界时，按照储能soc与充电上限的差值比例缩减充电功率幅值，储能soc达到放电临界时，按照储能soc与放电下限的差值比例缩减放电功率幅值；

29、目标调节方向与基准功率值的正负方向相反时，取角色跃迁置信度与端口额定功率的乘积及端口额定功率比例值中的较小值，确定反向调节最大允许幅值，修正对应可调功率边界。

30、进一步的，端口能力匹配关系的校验，包括：

31、根据光伏可用功率和光伏端口有功功率计算光伏出力裕度；

32、根据储能soc、储能端口有功功率、储能额定容量和储能端口额定功率计算储能放电供能裕度与储能充电受能裕度；

33、根据交流端口有功功率和交流端口额定功率计算交流端口送出供能裕度与交流端口吸收受能裕度；

34、汇总投入状态端口的总可用供能功率和总待消纳受能功率，确定全局供需功率差值，结合功率传递主方向、投退状态可信度和对应能力裕度确定端口运行角色。

35、进一步的，端口运行数据集的形成，包括：

36、以全局同步时钟源为统一采样触发基准，同步采集各端口的投退状态和端口有功功率，获取光伏可用功率和储能soc，为采集数据附加本地时间标识；

37、将采集数据映射至同一时间轴，对投退状态进行防抖滤波，对端口有功功率、光伏可用功率和储能soc进行量值有效性校验，剔除异常突变数据并采用基于前后相邻有效采样点的线性插值方式补全缺失数据；

38、按照时间索引层、端口参数层和数据质量层聚合处理后的数据，形成端口运行数据集。

39、进一步的，双向功率协同指令的生成及执行，包括：

40、将各端口目标调节量叠加至对应端口的基准功率值，得到各端口目标有功功率值；

41、依据端口可调功率边界核对各端口目标有功功率值，剔除超出端口可调功率边界区间范围内的调节分量，生成双向功率协同指令；

42、将双向功率协同指令下发至各端口对应的就地测控装置，驱动对应变流器执行有功功率调节。

43、第二方面，基于端口状态识别的光储多端口双向功率控制系统，包括：

44、端口采集模块获取交流端口、光伏端口和储能端口的投退状态、端口有功功率、光伏可用功率及储能soc，形成端口运行数据集；

45、状态识别模块基于端口运行数据集，校验端口有功功率趋势、投退切换稳定性和端口能力匹配关系，确定各端口的供能角色、受能角色或支撑角色，同时计算角色跃迁置信度，生成端口状态矩阵；

46、边界生成模块基于端口状态矩阵确定基准可调功率区间，结合端口退出、储能soc临界和功率方向反转情形，生成端口可调功率边界；

47、指令控制模块基于端口可调功率边界和角色跃迁置信度，按照光伏消纳、交流互济和储能支撑顺序确定功率分担量，生成双向功率协同指令并控制执行。

48、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

49、1、通过对端口有功功率趋势、投退切换稳定性和端口能力匹配关系进行联合校验，识别各端口的供能角色、受能角色或支撑角色，并融合功率趋势偏移、状态稳定程度及能力裕度计算角色跃迁置信度，能够由静态角色判断扩展至端口运行趋势识别，降低瞬时扰动、开关抖动及能力边界变化引起的角色误判和频繁切换，提高端口状态识别的准确性与连续性。

50、2、根据交流端口功率缺额或可承接余量、光伏端口可释放功率及储能端口安全调节功率确定基准调节区间，并针对端口退出、储能soc临界和功率方向反转情形动态修正端口可调功率边界；在该边界内结合角色跃迁置信度，按照光伏消纳、交流互济和储能支撑的协同顺序分配功率，实现不同端口之间的安全互补与平滑切换，减少反向调节冲击和功率震荡。