多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法与流程

1.本发明属于变流器技术领域，涉及串联和并联接入式储能型电能质量治理装置的协同控制，尤其涉及一种多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法。


背景技术：

2.在配电网中，冲击性负荷和新能源设备出力波动等电网功率波动工况会引起电网电压暂降，为了保持用户侧电压稳定，保证用户用电质量，可以采用储能单元对电压暂降问题进行补偿。其中，串联型储能可以通过串联变压器调节电网电压，并联型储能可以通过功率输出补偿抬升电网电压。
3.在传统的电压补偿方法中，电压暂降的补偿主要采用串联型储能这种单一的治理手段，如动态电压恢复器和静态同步串联补偿器。此外，并联型储能可以对电网输出或从电网中吸收有功功率、无功功率，因此也有针对利用并联型储能无功补偿进行电压调节的研究。进一步研究通过电压-电流下垂控制，通过接入储能单元实现了孤弱电网条件下的电压无差调节。
4.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：
5.传统电压补偿方法针对电压暂降补偿，仅采用串联型储能，设计容量大，功能单一，在电网正常工作以及波动功率较小时，串联型储能处于空载或轻载状态，存在利用率低、经济性差的弊端。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的是提供一种多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法，用于解决相关技术中目前存在的储能单元功能单一、利用率低以及经济性差等技术问题。
7.根据本技术实施例的第一方面，提供一种储能型电能质量治理装置的设计方法，应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，包括：
8.根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；
9.确定串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法，根据负荷侧功率值s
l
、功率因数cosφ以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；
10.根据所述储能型电能质量治理装置系统的电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；
11.分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；
12.根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点；
13.根据所述最优配置比率下储能型电能质量治理装置电压暂降补偿运行工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；
14.将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果输出。
15.进一步地，根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
，包括：
16.根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型；
17.通过戴维南等效定理将所述储能型电能质量治理装置接入电网系统拓扑简化成为一个具有内阻抗的理想电压源单端输出的简化结构；
18.根据电网阻抗信息、负荷额定功率及功率因数，结合所述电压波动数学模型，推导并计算生成所述简化结构的系统等效阻抗。
19.进一步地，在所述基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法，包括串联型储能的电压补偿、并联型储能的功率补偿以及串联型储能和并联型储能的协同补偿。
20.进一步地，所述串联型储能的电压补偿的实现包括以下步骤：
21.对负荷侧电压进行锁相，得到负荷侧电角度；
22.根据所述负荷侧电角度，生成电网频率的交流电压；
23.依据负载侧额定电压对所述电网频率的交流电压波形进行幅值标准化处理，得到标准三相正弦交流电压；
24.将负荷侧实际电压值与所述标准三相正弦交流电压做差，得到待补偿电压；
25.对所述待补偿电压取有效值；
26.根据所述待补偿电压的有效值，用比例积分控制得到补偿电压的增益系数；
27.将所述补偿电压的增益系数与负荷侧标准交流电压相乘，得到三相交流坐标系下的串联型储能的参考电压输出。
28.进一步地，并联型储在给定有功功率和无功功率指令值的情况下进行功率补偿，包含以下子步骤：
29.获取并联型储能功率指令值与当前实际输出有功功率值、无功功率值；
30.步骤s42：对所述有功功率指令值、无功功率指令值与所述并联型储能输出有功功率、无功功率分别做差，并进行比例积分控制，得到内环有功电流指令值、无功电流指令值；
31.获取并联型储能实际的电流输出值；
32.对所述并联型储能实际的电流输出值进行派克变换，得到同步旋转坐标系下并联型储能实际输出的有功电流值与无功电流值；
33.对所述有功电流指令值、无功电流指令值与所述并联型储能实际输出的有功电流值、无功电流值分别做差，并进行比例积分控制，得到同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出；
34.对所述同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出进行派克反变换，得到三相坐标系下的并联型储能的参考电压输出。
35.进一步地，当串联型储能输出达到容量限制时，并联型储能启动协同电压补偿模
式，串联型储能和并联型储能的协同补偿包含以下子步骤：
36.通过检测串联型储能输出功率实时值，根据串联型储能容量值对其进行滞环控制，得到逻辑判断信号；
37.将所述逻辑判断信号作为并联型储能协同电压补偿模式的使能信号；
38.获取负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流值i
line
；
39.在所述使能信号判断并联型储能处于协同电压补偿模式的条件下，根据所述负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流i
line
，通过动态协同电压补偿计算得到并联型储能有功功率、无功功率指令值；当所述使能信号判断并联型储能协同电压补偿模式停用时，功率指令值由调度指令给定。
40.进一步地，根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e，包括：
41.设定储能型电能质量治理装置设计总量为定值，设定串联型储能容量单次变化值；
42.对串联型储能容量进行列举，令串联型储能容量由零逐渐增加至储能型电能质量治理装置设计总量，其中每次变化量为所述串联型储能容量单次变化值；
43.根据所述串联型储能容量设计列举结果，并联型储能容量为储能型电能质量治理装置设计总量减去对应串联型储能容量，得到若干组相同系统设计总量、不同配置比率的储能型电能质量治理装置设计方案；
44.通过所述电压补偿能力数学模型，计算每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力；
45.根据所述不同情况下的储能型电能质量治理装置电压补偿能力，将对于的设计方案下不同波动功率工况下的电压补偿能力综合考虑，给出对应的设计方案下系统的电压补偿能力评价结果。
46.进一步地，根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点，包括：
47.在系统负荷侧施加一组功率波动工况；
48.所述的一组功率波动工况中，将波动功率的总量设定为该电网条件下可能出现的最大值，波动功率的功率因数设定为各自互不相同；
49.基于储能型电能质量治理装置的协同电压补偿方法，通过步骤s12中确定的串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法对最优配置比率下的储能型电能质量治理装置对不同功率因数波动功率工况造成的电压暂降进行补偿，若储能型电能质量治理装置能够将负荷侧电压抬升至额定电压，则补偿程度为1，若储能型电能质量治理装置不能将负荷侧电压补偿至额定电压，则补偿程度为(1-补偿后稳态电压偏差值/不采用电压补偿的电压暂降深度)；
50.根据所述不同功率因数的波动功率工况下，储能型电能质量治理装置进行电压暂降补偿的电压补偿程度，分析比较得出所述最优配置比率系统进行电压补偿时的工作薄弱点。
51.根据本技术实施例的第二方面，提供一种储能型电能质量治理装置的设计装置，应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，包括：
52.推导模块，用于根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；
53.建模模块，用于根据负荷侧功率值s
l
、功率因数cosφ以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；
54.生成模块，用于根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；
55.分析模块，用于分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果e，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；
56.计算模块，用于根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点；
57.确定模块，用于根据所述工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；
58.输出模块，用于将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果输出。
59.根据本技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
60.一个或多个处理器；
61.存储器，用于存储一个或多个程序；
62.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
63.根据本技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
64.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
65.由上述实施例可知，本技术通过将串联型、并联型接入的储能型电能质量治理装置进行协同控制，对电压暂降问题进行协同补偿，提高了储能利用率，丰富了储能单元应用功能；根据所建立的波动负荷功率下电压波动数学模型和储能型电能质量治理装置电压补偿能力数学模型，对储能型电能质量治理装置容量进行了优化设计，在满足电网电压暂降补偿需求的条件下，实现了含串联型、并联型接入的储能型电能质量治理装置容量设计总额的削减，提升了系统经济性。
66.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
67.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
68.图1是根据一示例性实施例示出的一种多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法的流程图；
69.图2是根据一示例性实施例示出的串联型和并联型储能接入电网的基本拓扑结构示意图；
70.图3是根据一示例性实施例示出的所建电网波动负荷功率下电压波动数学模型与仿真结果的对比图；
71.图4是根据一示例性实施例示出的串联型接入的储能型电能质量治理装置控制器控制框图；
72.图5是根据一示例性实施例示出的并联型接入的储能型电能质量治理装置控制器控制框图；
73.图6是根据一示例性实施例示出的最优配置比率设计中不同储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果对比图；
74.图7是根据一示例性实施例示出的储能型电能质量治理装置最优配置比率下，应对不同波动功率工况下负荷侧电压补偿程度的仿真结果图；
75.图8是根据一示例性实施例示出的一种多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计装置的框图；
76.图9是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
77.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。
78.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
79.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
80.储能型电能质量治理装置包含两种不同接入方式的储能单元：串联接入式储能型电能质量治理装置(以下简称串联型储能)和并联接入式储能型电能质量治理装置(以下简称并联型储能)。
81.本技术中的多模式接入的储能型电能质量治理装置指基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置。
82.所述储能型电能质量治理装置采用协同电压补偿控制方法，利用并联型储能功率输出特性以及对网侧流过串联变压器的线路电流的控制能力，在串联型储能无法满足负荷侧电压暂降补偿需求时，并联型储能可以参与电压补偿，进一步提升储能型电能质量治理装置的电压补偿能力。
83.图1是根据一示例性实施例示出的一种储能型电能质量治理装置的设计方法的流程图，如图1所示，该方法应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，可以包括以下步骤：
84.步骤s11：根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；
85.步骤s12：确定串联型储能与并联型储能控制器设计方法，根据负荷侧功率值s
l
、功率因数以及所述电网统等效阻抗z
eq
，计算得到储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；
86.步骤s13：根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；
87.步骤s14：分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果e，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；
88.步骤s15：根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下系统进行电压暂降补偿的工作薄弱点；
89.步骤s16：根据所述工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；
90.步骤s17：将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果。
91.由上述实施例可知，本技术通过将串联型、并联型接入的储能型电能质量治理装置进行协同控制，对电压暂降问题进行协同补偿，提高了储能利用率，丰富了储能单元应用功能；根据所建立的波动负荷功率下电压波动数学模型和储能型电能质量治理装置电压补偿能力数学模型，对两种类型的储能型电能质量治理装置的配置比率以及设计总量进行了设计，满足电网电压暂降补偿需求的条件下，实现了含串联型、并联型接入的储能型电能质量治理装置容量设计总额的削减，提升了系统经济性。
92.在步骤s11的具体实施中，根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；
93.具体地，所述步骤s11包括：
94.步骤s21：根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型；
95.具体地，通过仿真模型得到负荷侧波动功率与电网电压波动值的影响对应关系，通过电网电压与功率之间的数学交互关系验证并修正简化系统的等效阻抗值，从而构建一个可代替仿真模型的解析模型即电网波动负荷功率下电压波动数学模型，通过修正后的等效系统阻抗值与给定负荷侧波动功率值，可以通过该数学模型计算得到电网电压波动值。
96.在具体实施中，通过所述的系统等效阻抗计算得出波动功率下电网电压波动影响结果的解析结果，并与仿真模型运行得到的仿真结果进行对比和验证，对比结果如图3所示，图3的仿真结果保证了利用系统等效阻抗推导得出的电网波动负荷功率下电压波动数学模型的准确性；
97.步骤s22：通过戴维南等效定理将所述储能型电能质量治理装置接入电网系统拓扑简化成为一个具有内阻抗的理想电压源单端输出的简化结构；
98.具体地，所述储能型电能质量治理装置接入电网系统拓扑如图2所示，简化后得到的简化结构，戴维南等效定理是本领域技术人员公知的技术手段，故不在此做详细叙述。
99.步骤s23：根据电网阻抗信息、负荷额定功率及功率因数，结合所述电压波动数学模型，推导并计算生成所述简化结构的系统等效阻抗。
100.具体地，通过将网侧传输线路阻抗与构成网侧电源的同步机或火电厂输出阻抗进
行串联等效得到网侧输出阻抗，再对串联型储能和并联型储能接入点的输出阻抗进行等效处理，分别得到一个串接在电网线路中的串接阻抗和一个并联接入的并联型储能输出阻抗，通过戴维南等效定理，将配电网的网侧以及串联型储能和并联型储能均包括在内，简化等效为一个单端输出网络的简化结构，根据阻抗串并联计算法则得到系统等效阻抗初值，再根据所述电压波动数学模型的仿真结果进一步修正该系统等效阻抗值，使其能够拟合网侧以及串联型储能和并联型储能对于负荷侧波动功率的响应，最终得到该所述简化结构的系统等效阻抗。
101.在具体实施中，通过所述的电网波动负荷功率下电压波动数学模型，可以利用仿真结果结合负荷侧功率、功率因数以及网侧阻抗生成系统等效阻抗计算得出系统等效阻抗，也可以根据系统等效阻抗信息，计算和确定电压暂降深度和所需储能型电能质量治理装置的电压补偿量。
102.在步骤s12的具体实施中，根据负荷侧功率值s
l
、功率因数以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型，
103.具体地，电压补偿能力数学模型中主要考虑两个方面，第一个方面是并联型储能输出功率结合负荷侧额定功率及波动功率大小，相加得到电网线路传输功率，将所述电网线路功率分解为有功功率部分和无功功率部分，结合所述简化系统等效阻抗中的电阻部分和电抗部分，通过压降计算公式得到波动功率下采用储能进行补偿的电压影响；第二个方面是串联型储能输出补偿电压，由于串联型储能可以等效为一个受控电压源串联进电网阻抗，所以串联型储能输出补偿电压直接作用在电网侧电压与负荷侧电压上，对负荷侧电压起到直接抬升的作用，抬升作用大小受到串联型储能输出补偿电压上限影响，所述串联型储能输出补偿电压上限受其换流器容量限制，换流器输出功率达到其容量后，串联型储能输出补偿电压幅值无法继续上升，根据电压与电流乘积得到换流器输出功率，通过负荷侧功率及负荷侧电压值倒推计算电网线路电流，结合串联型储能设计容量，可以推导得出串联型储能输出补偿电压上限。综合考虑并联型储能和串联型储能在电网负荷侧产生波动功率工况下进行电压补偿时对电网负荷侧电压的影响，计算得到储能型电能质量治理装置的电压补偿能力，即建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型
104.在步骤s12的具体实施中，首先确定在所述基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，串联型储能与并联型储能的控制器设计方法，包括串联型储能的电压补偿、并联型储能的功率补偿以及串联型储能和并联型储能的协同补偿。
105.其中，串联型接入储能控制器控制框图如图4所示，所述串联型储能的电压补偿的实现可以包括以下步骤：
106.步骤s31：对负荷侧电压进行锁相，得到负荷侧电角度；
107.步骤s32：根据所述负荷侧电角度，生成电网频率的交流电压；
108.步骤s33：依据负载侧额定电压对所述电网频率的交流电压波形进行幅值标准化处理，得到标准三相正弦交流电压；
109.步骤s34：将负荷侧实际电压值与所述标准三相正弦交流电压做差，得到待补偿电压；
110.步骤s35：对所述待补偿电压取有效值；
111.步骤s36：根据所述待补偿电压的有效值，用比例积分控制得到补偿电压的增益系
数；
112.步骤s37：将所述补偿电压的增益系数与负荷侧标准交流电压相乘，得到三相交流坐标系下串联型储能的参考电压输出。
113.具体地，采用《张震霄,赵建勇,年珩,等.基于电力电子调压器的电网综合治理控制策略[j].电气传动,2022,52(04):49-55.》中所述串联侧换流器控制方法，实现换流器输出的可控电压源形式输出控制，对电网电压进行补偿。
[0114]
其中，并联型接入储能控制器控制框图如图5所示，所述步骤s12中，并联型储在给定有功功率和无功功率指令值的情况下进行功率补偿，包含以下子步骤：
[0115]
步骤s41：获取并联型储能功率指令值与当前实际输出有功功率值、无功功率值；
[0116]
步骤s42：对所述有功功率指令值、无功功率指令值与所述并联型储能输出有功功率、无功功率分别做差，并进行比例积分控制，得到内环有功电流指令值、无功电流指令值；
[0117]
步骤s43：获取并联型储能实际的电流输出值；
[0118]
步骤s44：对所述并联型储能实际的电流输出值进行派克变换，得到同步旋转坐标系下并联型储能实际输出的有功电流值与无功电流值；
[0119]
步骤s45：对所述有功电流指令值、无功电流指令值与所述并联型储能实际输出的有功电流值、无功电流值分别做差，并进行比例积分控制，得到同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出；
[0120]
步骤s46：对所述同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出进行派克反变换，得到三相坐标系下的并联型储能的参考电压输出。
[0121]
并联侧换流器控制策略为功率外环-电流内环的双闭环控制，属于本领域公知控制方法，故在此不做详细叙述。
[0122]
其中，当串联型储能输出达到容量限制时，并联型储能启动协同电压补偿模式，串联型储能和并联型储能的协同补偿包含以下子步骤：
[0123]
步骤s51：通过检测串联型储能输出功率实时值，根据串联型储能容量值对其进行滞环控制，得到逻辑判断信号；
[0124]
步骤s52：将所述逻辑判断信号作为并联型储能协同电压补偿模式的使能信号；
[0125]
步骤s53：获取负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流值i
line
；
[0126]
步骤s54：在所述使能信号判断并联型储能处于协同电压补偿模式的条件下，根据所述负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流i
line
，通过动态协同电压补偿计算得到并联型储能有功功率、无功功率指令值；当所述使能信号判断并联型储能协同电压补偿模式停用时，功率指令值由调度指令给定。
[0127]
具体地，根据电网电压降落和抬升情况确定串联型接入和并联型接入储能装置的电压补偿需求，并根据串联型储能输出容量的实时检测，判定电压补偿需求是否超过串联型储能装置的能力即串联型储能装置能够补偿的电压输出上限。当判定串联型储能达到其电压输出上限时，使能并联型储能装置的协同电压补偿模式，根据负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流i
line
，通过动态协同电压补偿计算得到并联型储能应输出有功、无功功率值，并通过所述并联型储能功率-电流双闭环控制实现并联型储能装置的功率指令跟随，实现并联型储能对电网电压的协同补偿作用。
[0128]
在步骤s13的具体实施中，根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下
系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；
[0129]
具体地，先列出全部待测试储能型电能质量治理装置设计方案，并对不同配置比率的储能型电能质量治理装置电压补偿能力进行逐一评价，所述步骤s13包括以下子步骤：
[0130]
步骤s61：设定储能型电能质量治理装置设计总量为定值，设定串联型储能容量单次变化值；
[0131]
具体地，储能型电能质量治理装置设计总量可以依据负荷侧可能发生的最大波动功率值或根据概率统计理论分析得出的负荷侧波动功率的平均值设定，使该设计总量下储能型电能质量治理装置能够满足大部分情况下电压补偿需求。串联型储能容量单次变化值的设定涉及最优串联型储能装置和并联型储能装置配置比率的求解和分析，若设定值越小，则求解精度越高，使用时可以根据实际情况进行调整。
[0132]
步骤s62：对串联型储能容量进行列举，令串联型储能容量由零逐渐增加至储能型电能质量治理装置设计总量，其中每次变化量为所述串联型储能容量单次变化值；
[0133]
步骤s63：根据所述串联型储能容量设计列举结果，并联型储能容量为储能型电能质量治理装置设计总量减去对应串联型储能容量，得到若干组相同系统设计总量、不同配置比率的储能型电能质量治理装置设计方案；
[0134]
具体地，通过所述步骤得到若干组储能型电能质量治理装置设计方案，每组设计方案中包括串联型储能装置容量，并联型储能装置容量。
[0135]
步骤s64：通过所述电压补偿能力数学模型，计算每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力；
[0136]
具体地，在所建立的储能型电能质量治理装置电压补偿能力数学模型中，对每组特定的串联型储能装置和并联型储能装置设计容量形成的总体设计方案进行电压补偿能力分析计算，给出的电压补偿工况为相同的负荷侧功率波动总额，但每组工况的功率因数设置为不同，如此便可以计算得到每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力。
[0137]
步骤s65：根据所述不同情况下的储能型电能质量治理装置电压补偿能力，将对于的设计方案下不同波动功率工况下的电压补偿能力综合考虑，给出对应的设计方案下系统的电压补偿能力评价结果e。
[0138]
具体地，通过所述每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力数值，对每个不同功率因数波动功率工况的电压补偿能力数值进行加权，加权方式可以采用平均分配，即按照每个工况平均分配权重，最终构成总权重为1的系列工况，也可以按照实际负荷运行时出现的波动功率功率因数分布进行具体地权重分配。根据权重分配结果，对所述每组储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力进行加权计算，得到对应该组设计方案的电压补偿能力评价结果。
[0139]
在一实施例中，步骤s61-s65的具体实施为：设置储能总量0.1p.u.，设置串联型储能容量值由0变化至0.1p.u.，步长b取为0.1p.u.
×
(1/100)，在每个单独的串联型储能容量值得到后，通过储能总量0.1p.u.减去串联型储能容量值得到并联型储能容量值
[0140]
[0141]
根据额定负荷功率、波动功率以及并联型储能容量即并联型储能输出功率与电网负荷侧电压实际值计算得到电网线路电流i
line
。
[0142][0143]
其中电网负荷侧电压实际值根据波动功率、电网网侧电压ug、并联型储能输出功率以及系统等效阻抗的电阻r
eq
和电抗x
eq
计算得到。
[0144][0145]ul
为考虑储能不参与电压调节治理工况下，负荷波动功率对电网负荷侧电压产生的影响。
[0146][0147]
最终对串联型储能与并联型储能配置方案进行评价，在波动功率工况下，波动功率的有功分量和无功分量总和保持为d，有功部分由0变化至d，步长a取为d/100，
[0148][0149]
根据补偿后电压是否达到原负荷侧额定电压值得到该储能配置方案应对这种功率因数对应波动功率情形下储能电压补偿能力评价结果e
a,b
，若能够实现补偿则e
a,b
＝1，若不能实现补偿e
a,b
为补偿后负荷侧实际电压值与额定值之比。
[0150][0151]
通过累加在相同的b取值下，储能配置方案应对不同功率因数相同功率值的波动功率工况补偿评价结果e
a,b
，得到该配置方案评价结果eb。
[0152][0153]
在步骤s14的具体实施中，分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；
[0154]
图6展示了储能型电能质量治理装置设计总量设定为0.1p.u.，串联型储能容量单次变化值设定为0.01p.u.，串联型储能容量由0逐渐增加至0.1p.u.情况下共100种储能型电能质量治理装置设计方案的综合评价结果e的数值比较结果。
[0155]
由图6可以得出，在该电网条件下，串联型储能容量为0.043p.u.，即串联型储能与并联型储能配置比率在0.43/0.57时，具有最优的电压补偿能力综合评价结果。即在该电网条件下，储能型电能质量治理装置最优配置比率为0.43/0.57。
[0156]
在步骤s15的具体实施中，根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下系统进行电压暂降补偿的工作薄弱点；
[0157]
具体地，所述步骤s15包括以下子步骤：
[0158]
步骤s71：在系统负荷侧施加一组功率波动工况；
[0159]
步骤s72：所述的一组功率波动工况中，将波动功率的总量设定为该电网条件下可
能出现的最大值，波动功率的功率因数设定为各自互不相同；
[0160]
步骤s73：基于储能型电能质量治理装置的协同电压补偿方法，通过步骤s12中确定的串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法对最优配置比率下的储能型电能质量治理装置对不同功率因数波动功率工况造成的电压暂降进行补偿，若储能型电能质量治理装置能够将负荷侧电压抬升至额定电压，则补偿程度为1，若储能型电能质量治理装置不能将负荷侧电压补偿至额定电压，则补偿程度为(1-补偿后稳态电压偏差值/不采用电压补偿的电压暂降深度)；
[0161]
步骤s74：根据所述不同功率因数的波动功率工况下，储能型电能质量治理装置进行电压暂降补偿的电压补偿程度，分析比较得出所述最优配置比率下所述储能型电能质量治理装置进行电压补偿时的工作薄弱点。
[0162]
具体地，在相同波动功率总量，不同功率因数的波动功率工况下，利用待测试的储能设计方法(该设计方法包括储能设计总量以及串联型储能和并联型储能在其中的配比)对系列波动功率进行补偿，利用所述电压补偿能力数学模型再通过步骤s73可以计算该储能设计方法下应对这一系列波动功率工况的电压补偿程度，电压补偿程度为1说明在应对该功率因数的波动功率工况时，能够利用现有储能设计方法进行补偿，使负荷侧电压恢复至额定值，若电压补偿程度不为1且低于1，这说明在应对相同功率总量的波动功率时，应对该种功率因数条件下的波动功率，利用现有储能设计方法进行补偿将无法使负荷侧电压补偿至额定值，且电压补偿程度越低，说明在面对这种工况的波动功率时，现有储能设计方法的电压补偿能力也越弱，因此通过分析电压补偿程度数值低的功率因数，就可以找到该储能设计方法应对波动功率工况进行补偿的工作薄弱点。
[0163]
在步骤s16的具体实施中，根据所述工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；
[0164]
具体地，根据所述最优配置比率下储能型电能质量治理装置的电压补偿的工作薄弱点，确定储能型电能质量治理装置设计总量，实现该工作点条件下负荷侧电压的补偿程度达到1。
[0165]
图7为串联型储能和并联型储能按照所述最优配置比率(0.43/0.57)设计，系统设计总量为0.1p.u.的储能型电能质量治理装置应对不同功率因数条件波动功率工况下负荷侧电压补偿程度的仿真结果图。由图7，电压补偿程度在冲击负荷的有功分量取0.16p.u.时取到极小值，那么在该电网条件下，储能型电能质量治理装置应对波动功率造成的电压暂降问题时，运行工作薄弱点为功率因数等于0.2的工况。通过调整储能型电能质量治理装置设计总量，使系统在该工况下也能够将负荷侧电压补偿至额定值，即电压补偿程度达到1，最终得到设计总量为0.1212p.u.。
[0166]
在步骤s17的具体实施中，将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果。
[0167]
在本实施例中，串联型储能和并联型储能配置比率为0.43/0.57，则输出的最终设计结果为最优配置比率σ＝0.43/0.57和设计总量s
sum
＝0.1212p.u.，在该储能型电能质量治理装置中，串联型储能设计容量为0.0521p.u.，并联型储能设计总量为0.0690p.u.。通过基于串联型和并联型接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法，得到了优化后的储能型电能质量治理装置设计量，确保了系统在能够应对电网中可能出现的电压暂降问题前提下，尽可能的提升储能单元利用率，提升了系统经济性。
[0168]
与前述的多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法的实施例相对应，本技术还提供了多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计装置的实施例。
[0169]
图8是根据一示例性实施例示出的一种多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计装置框图。参照图8，该装置应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，可以包括：
[0170]
推导模块21，用于根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；
[0171]
建模模块22，用于确定串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法，根据负荷侧功率值s
l
、功率因数以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；
[0172]
生成模块23，用于根据所述储能型电能质量治理装置系统的电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；
[0173]
分析模块24，用于分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；
[0174]
计算模块25，用于根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点；
[0175]
确定模块26，用于根据所述最优配置比率下储能型电能质量治理装置电压暂降补偿运行工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；
[0176]
输出模块27，用于将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果输出。
[0177]
具体地，在所述推导模块21中，根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型；通过戴维南等效定理将所述储能型电能质量治理装置接入电网系统拓扑简化成为一个具有内阻抗的理想电压源单端输出的简化结构；根据电网阻抗信息、负荷额定功率及功率因数，结合所述电压波动数学模型，推导并计算生成所述简化结构的系统等效阻抗。
[0178]
具体地，在基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，串联型接入与并联型接入储能控制器的设计方法包括串联型储能的电压补偿、并联型储能的功率补偿以及串联型储能和并联型储能的协同补偿。
[0179]
其中，所述串联型储能的电压补偿的实现包括：
[0180]
对负荷侧电压进行锁相，得到负荷侧电角度；根据所述负荷侧电角度，生成电网频率的交流电压；依据负载侧额定电压对所述电网频率的交流电压波形进行幅值标准化处理，得到标准三相正弦交流电压；将负荷侧实际电压值与所述标准三相正弦交流电压做差，得到待补偿电压；对所述待补偿电压取有效值；根据所述待补偿电压的有效值，用比例积分控制得到补偿电压的增益系数；将所述补偿电压的增益系数与负荷侧标准交流电压相乘，得到三相交流坐标系下的串联型储能的参考电压输出。
[0181]
其中，并联型储在给定有功功率和无功功率指令值的情况下进行功率补偿，包括：
[0182]
取并联型储能功率指令值与当前实际输出有功功率值、无功功率值；对所述有功功率指令值、无功功率指令值与所述并联型储能输出有功功率、无功功率分别做差，并进行比例积分控制，得到内环有功电流指令值、无功电流指令值；获取并联型储能实际的电流输
出值；对所述并联型储能实际的电流输出值进行派克变换，得到同步旋转坐标系下并联型储能实际输出的有功电流值与无功电流值；对所述有功电流指令值、无功电流指令值与所述并联型储能实际输出的有功电流值、无功电流值分别做差，并进行比例积分控制，得到同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出；对所述同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出进行派克反变换，得到三相坐标系下的并联型储能的参考电压输出。
[0183]
其中，当串联型储能输出达到容量限制时，并联型储能启动协同电压补偿模式，串联型储能和并联型储能的协同补偿包含以下子步骤：
[0184]
通过检测串联型储能输出功率实时值，根据串联型储能容量值对其进行滞环控制，得到逻辑判断信号；将所述逻辑判断信号作为并联型储能协同电压补偿模式的使能信号；获取负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流值i
line
；在所述使能信号判断并联型储能处于协同电压补偿模式的条件下，根据所述负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流i
line
，通过动态协同电压补偿计算得到并联型储能有功功率、无功功率指令值；当所述使能信号判断并联型储能协同电压补偿模式停用时，功率指令值由调度指令给定。
[0185]
具体地，在所述生成模块23中，设定储能型电能质量治理装置设计总量为定值，设定串联型储能容量单次变化值；对串联型储能容量进行列举，令串联型储能容量由零逐渐增加至储能型电能质量治理装置设计总量，其中每次变化量为所述串联型储能容量单次变化值；根据所述串联型储能容量设计列举结果，并联型储能容量为储能型电能质量治理装置设计总量减去对应串联型储能容量，得到若干组相同系统设计总量、不同配置比率的储能型电能质量治理装置设计方案；通过所述电压补偿能力数学模型，计算每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力；根据所述不同情况下的储能型电能质量治理装置电压补偿能力，将对于的设计方案下不同波动功率工况下的电压补偿能力综合考虑，给出对应的设计方案下系统的电压补偿能力评价结果。
[0186]
具体地，在所述计算模块25中，在系统负荷侧施加一组功率波动工况；所述的一组功率波动工况中，将波动功率的总量设定为该电网条件下可能出现的最大值，波动功率的功率因数设定为各自互不相同；基于储能型电能质量治理装置的协同电压补偿方法，通过步骤s12中确定的串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法对最优配置比率下的储能型电能质量治理装置对不同功率因数波动功率工况造成的电压暂降进行补偿，若储能型电能质量治理装置能够将负荷侧电压抬升至额定电压，则补偿程度为1，若储能型电能质量治理装置不能将负荷侧电压补偿至额定电压，则补偿程度为(1-补偿后稳态电压偏差值/不采用电压补偿的电压暂降深度)；根据所述不同功率因数的波动功率工况下，储能型电能质量治理装置进行电压暂降补偿的电压补偿程度，分析比较得出所述最优配置比率系统进行电压补偿时的工作薄弱点。
[0187]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0188]
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的
需要选择其中的部分或者全部模块来实现本技术方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0189]
相应的，本技术还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法。如图9所示，为本发明实施例提供的一种深度学习数据集存取系统所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图9所示的处理器、内存以及网络接口之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
[0190]
相应的，本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述的多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法。所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是风力发电机的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(smart media card，smc)、sd卡、闪存卡(flash card)等。进一步的，所述计算机可读存储介还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0191]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
[0192]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。