一种直流微电网储能系统数据驱动自适应协调控制方法

本发明涉及计算机视觉，特别涉及一种直流微电网储能系统数据驱动自适应协调控制方法和介质。

背景技术：

1、随着能源结构的转型，高比例分布式能源接入使传统电力系统稳定性面临挑战，直流微电网因结构简洁、传输效率高，成为分布式能源消纳的重要形式。电池储能系统（battery energy storage system, bess）是直流微电网的核心单元。当前bess普遍采用下垂控制与二次控制分层架构实现并联运行，一次下垂控制可在无通信下实现储能单元自主均流并初步稳定母线电压，二次控制用于补偿电压偏差、提升电流分配精度。现有二次控制主要包括基于精确模型的控制、无模型与智能控制、一致性分布式协同控制，以及周期性通信或常规事件触发通信优化方法。

2、实际应用中，基于精准模型的控制易因系统非线性、参数时变及阻抗不均影响，出现模型失配而导致控制效果下降；无模型与智能控制则存在适应性差、复杂度高的问题；下垂控制存在电压偏差与均流精度不足的问题，现有二次控制无法动态协调电压恢复与电流分配目标，易引发调节冲突。传统周期性通信冗余量大，常规事件触发难以兼顾通信效率与控制精度。

3、如何在无需精确系统模型的前提下实现储能单元的鲁棒协调控制，以较低通信与传感成本实现母线电压无静差恢复，动态协调电压恢复与电流分配的控制目标冲突，并在减少通信数据量的同时保证系统稳态控制精度，成为本领域亟待解决的关键技术难题。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有直流微电网储能控制技术存在的模型依赖强、电压与电流分配协调能力不足、通信资源浪费及稳态精度难以保证的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流微电网储能系统数据驱动自适应协调控制方法和介质。

3、第一方面，本发明的实施方式公开了一种直流微电网储能系统数据驱动自适应协调控制方法，所述方法包括：

4、采集当前时刻直流微电网的直流母线电压以及电池储能系统内各储能节点输出的电流数据，获取所述电池储能系统的控制器内预存的额定母线电压、增益系数、储能节点集合、标识参数、通信触发阈值和邻接矩阵，基于采集得到的数据和预存的数据计算得到当前时刻电压校正增量；

5、基于当前时刻所述各储能节点输出的电流数据与上一时刻所述各储能节点输出的电流数据，计算得到各储能节点的当前时刻输出电流增量，将所述当前时刻输出电流增量输入基于全格式动态线性化构建的包含伪偏导数的储能系统等效数据模型，得到当前时刻伪偏导数估计值，基于当前时刻伪偏导数估计值和此前若干历史时刻伪偏导数估计值构成的历史序列，利用自回归预测模型得到下一时刻伪偏导数预测值,基于所述下一时刻伪偏导数预测值和预定约束条件，计算得到当前时刻电流校正增量；

6、基于所述当前时刻电流校正增量，计算得到自适应协调系数，利用所述自适应协调系数对所述当前时刻电流校正增量进行加权调节，得到调节后的电流校正增量，基于所述调节后的电流校正增量与所述当前时刻电压校正增量得到总控制量；

7、根据所述通信触发阈值判断储能节点间的通信时机，基于所述通信时机更新所述当前时刻直流母线电压、所述当前时刻电压校正量和归一化后的储能节点输出的电流数据，基于所述总控制量控制各储能节点的电压恢复和电流分配。

8、可选地，基于采集得到的数据和预存的数据计算得到当前时刻电压校正增量的方法包括：

9、基于采集的所述当前时刻直流母线电压和所述额定母线电压计算得到当前时刻母线电压偏差，基于所述当前时刻母线电压偏差与所述增益系数得到当前时刻平均电压偏差，结合所述当前时刻平均电压偏差与上一时刻平均电压偏差计算得到当前时刻平均电压偏差增量；

10、根据所述储能节点集合与所述邻接矩阵确定储能节点间的通信连接关系，基于所述通信连接关系、上一时刻一致性状态量、各储能节点对应的上一时刻电压校正增量和所述当前时刻平均电压偏差增量，计算得到当前时刻一致性状态量，基于所述当前时刻一致性状态量、所述当前时刻母线电压偏差、所述增益系数和所述标识参数计算得到所述当前时刻电压校正增量。

11、可选地，将所述当前时刻输出电流增量输入所述等效数据模型，得到所述当前时刻伪偏导数估计值的方法包括：向所述等效数据模型输入上一时刻电流校正增量，所述当前时刻输出电流增量与所述上一时刻电流校正增量共同组成历史数据向量，所述历史数据向量为模型单步时序输入向量，用于求解所述当前时刻伪偏导数估计值。

12、可选地，所述预定约束条件包含储能节点电流均衡约束，所述储能节点电流均衡约束限定各储能节点的输出电流幅值、电流变化速率及节点间电流差值。

13、可选地，所述伪偏导数为所述等效数据模型的时变参数，基于所述历史数据向量进行更新。

14、可选地，采用重置算法对所述伪偏导数进行重置修正，提升所述伪偏导数跟踪直流微电网储能系统的时变参数的能力。

15、可选地，基于所述当前时刻电流校正增量，计算得到所述自适应协调系数的方法包括：所述自适应协调系数随所述当前时刻母线电压偏差的增大而降低所述当前时刻电流校正增量的控制权重，随所述当前时刻母线电压偏差的减小而提高所述当前时刻电流校正增量的控制权重。

16、可选地，根据所述通信触发阈值判断所述储能节点间的所述通信时机包括，所述通信触发阈值包含衰减系数，基于所述衰减系数、当前时刻母线电压偏差和当前时刻输出电流增量构成动态事件触发条件，根据所述动态事件触发条件判断所述通信时机。

17、可选地，根据所述动态事件触发条件判断所述通信时机，基于所述通信时机更新所述当前时刻直流母线电压、所述当前时刻电压校正量和所述归一化后的储能节点输出的电流数据的方法包括：

18、当达到所述通信时机时，所述储能节点间传输的数据包括所述当前时刻直流母线电压、所述当前时刻电压校正量和所述归一化后的储能节点输出的电流数据；

19、未达到所述通信时机时，所述储能节点复用上一通信时刻缓存的历史工况数据参与运算。

20、第二方面，本发明的实施方式公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行上述的直流微电网储能系统数据驱动自适应协调控制方法。

21、本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

22、相较于现有物理机理建模、周期采样通信的协调控制方案，本发明采用全格式动态线性化构建含伪偏导数(pseudo partial derivative, ppd)的储能等效数据模型，依托重置算法修正ppd以跟踪储能系统时变运行参数，并通过自回归预测模型结合历史伪偏导数序列得到ppd预测值，在预定约束条件下优化得到电流校正增量，引入自适应协调系数动态调整电流校正增量权重，联合电压校正增量构成总控制量，基于总控制量控制各储能节点的电压恢复和电流分配，同时，配置带有衰减系数的动态事件触发条件，用于管控节点间的通信，未触发通信时复用缓存的历史工况数据参与运算。本发明的方案无需依赖储能精准物理模型参数，在完全脱离物理机理模型的前提下，可以克服阻抗差异对电流分配精度的不利影响，适配时变与非线性工况，有效提升模型抗扰动与参数跟踪稳定性，在实现母线电压恢复、多储能节点电流均衡分配的同时，显著削减无用数据传输，降低系统通信与运算开销。