本发明属于电网控制，具体地涉及一种电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法。
背景技术：
1、传统电力系统以同步发电机为主，同步发电机具有大惯性和强阻尼的能力，因此传统电网中的主要状态变量不受一般常规扰动的影响，或者其引起的振荡过程能够得到有效及时的抑制。这些传统的电力系统具有很强的鲁棒性和稳定性。当前面对全球能源危机以及不可逆转的气候变化，光伏、风电等新能源发电技术在过去的十年中得到迅速发展，但随着大规模新能源发电设备接入电网，使得系统的惯性及阻尼大幅下降，在负荷变化情况下会导致较大的电压以及频率变化，继电保护策略容易产生误动，降低了系统运行的可靠性和稳定性。近几年国家通过新能源配套储能设备等方式，引导新能源产业在保证自身全额发电的经济效益的同时，预提供一部分储能容量作为系统一次调频预备容量。但新能源产业分布零散且大多处于电网末端，占比通常为新能源场站容量10％～20％的配套储能设备容量为数兆瓦至数十兆瓦，其零散化、碎片化的特点尤为突出，给电力系统调度带来极大困难。从而导致希望新能源配储能为电网提供惯性及阻尼支撑的设想无法实现。
2、在区域分散式电力系统的典型结构中，电网中分布若干负载、同步发电机、储能单元或其他新能源形式设备，通过构网型控制方式接入电力系统。当系统负荷发生波动时，通常同步发电机可根据其波动来调整功率输出，来维持系统的稳定运行。在新能源发电设备占比较高，系统惯性阻尼较弱的情况下，该区域分散式电力系统可以利用构网型集群控制，充分利用系统中分散式储能设备，来保证系统的稳定运行。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，解决现有技术中新能源产业分布零散时电力系统调度困难等问题，针对电网调频需求，利用分散式小容量储能设备，结合了下垂控制参与系统一次调频的协调控制策略，提出频率/电压自愈控制策略，基于多节点系统及分布式信息交互，通过事件触发机制降低通信成本的情况下使分布式发电机的输出频率和电压快速恢复到额定值。
2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：建立区域电网系统对应的信息-物理网络，包括物理网络和信息网络，其中物理网络提供电能传输，信息网络提供信息交互；信息网络包括由区域电网系统储能节点组成的区域电网内通信网络；
4、步骤s2：设计基于下垂控制的自愈电网控制策略，结合信息-物理网络，引入基于事件触发机制的预测控制策略；事件触发预测控制策略由分布式储能节点区域电网内信息网络上进行信息交互，通过状态预测一致性算法计算虚拟惯量修正信号，以分布式的方式弥补下垂控制产生的频率/电压跌落，并实现有功功率、无功功率在分布式储能节点间的按需求分配；
5、步骤s3：设计事件触发状态预测控制算法；
6、步骤s4：通过事件触发状态预测控制算法优化分布式储能节点之间的通信策略；
7、步骤s5：优化分布式下垂控制算法的通信策略，在降低通信成本的情况下使分布式发电机的输出频率和电压恢复到额定值，即，使控制误差趋于0。
8、进一步地，物理网络在该区域电网(rg)中包含m个网络节点，节点包括火力发电厂、新能源发电厂或变电站等，用集合nrg＝{1,2,…,m}表示，第k个物理网络节点表示为rgk，k∈nrg；其中，储能设备分散布置在部分物理节点中，定义包含c个分布式储能设备de，用储能设备集合nde＝{1,2,…,c}表示，并且rgk内的第i个分布式储能设备表示为dei，i∈nde；分布式储能设备dei的输出基于当前节点的实测数据和周边有连接节点的反馈数据。
9、进一步地，在信息-物理网络中物理节点的频率与电压存在相关联的动态变化，并且不同节点在物理网络中承担不同的功能角色；通过将物理网络抽象成为一个具有m个节点和k条输电线路的复杂网络，节点包括发电厂、变电站、储能、负荷等(包括有其中的至少其一)，输电线支路即是电网拓扑中的边；同时信息网络在此基础上构成另一个维度。区域电网(rg)中物理网络节点的信息网络由m个有向图g1,g2,…,gm表示，分别与rg1,rg2,…,rgm对应，对于物理节点rgk，其区域电网内通信由有向图gk＝(vk,ek,ak)构造，其中，非空节点集vk＝{vk1,vk2,…,vkm}表示物理网络节点集合，节点vki与rgi对应，边集表示物理网络节点rg之间的通信线路；ak＝[aij]m×m，i,j∈nrg为邻接矩阵，ak的对角元素aii＝0，当且仅当rgi与rgj之间存在通信线路时，非对角元素aij>0,i≠j，即(vi,vj)∈ek；节点vi入度定义为定义gk的入度矩阵dk和拉普拉斯矩阵l分别为dk＝diag{din(vi)}和l＝dk-ak。
10、进一步地，在下垂控制的回路中，通过改变功率-频率下垂系数来实现功率的调度，当下达的功率指令为pel/qel时，通过改变其下垂功率曲线来实现功率的调度以及减少频率偏差；调整过后的下垂系数为(下垂控制的自愈控制策略具体方法为)：
11、
12、其中，p0为额定有功功率，q0为额定无功功率，pel节点输出有功功率，qel为节点输出无功功率，为节点基于事件触发的状态预测控制量，分别对应电力系统中的频率和电压值，l为系统拉普拉斯矩阵，kpf为有功下垂系数，kqv为无功下垂系数，c为区域电网节点数量。
13、进一步地，对于第i个分布式储能设备dei，i∈nde，nde为储能设备集合，用表示第i个节点的第k次触发瞬间，表示第k次触发间隔；用rk表示分布式储能系统的事件触发时刻，l表示系统拉普拉斯矩阵；因此，当不满足如下式三的不等式时事件触发即执行通讯任务，向其他分布式储能设备发出参考信号；事件触发条件如下：
14、
15、式中，ρ和γ为常数参数，ρ∈(0,1)，γ>0，ei(t)表示第i个智能体在触发时刻状态与当前时刻状态ωi(t)的差值，λmax(l)、λmin(l)分别表示矩阵l的最大特征值和最小特征值，z为触发条件参数；
16、并在此基础上引入如下状态预测器：
17、
18、具有状态预测器的自愈控制协议如下所示：
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20、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
21、1、本发明的方法由rg构成的区域电网内信息网络支撑，通过更新下垂控制参数，以分布式的方式实现了多个控制目标：频率/电压一次调节、各物理网络节点自身优化运行，本方法具有良好的优化协调效果，能有效提高系统自愈控制能力。
22、2、本发明提出一种新的基于事件触发的自愈控制算法，用于频率/电压一次调节以及分布式储能电源最优出力计算，所述有限事件触发状态控制器算法能够节省通信所需的带宽及时间，加快收敛速率，满足区域电网系统对收敛性能的需求。
23、3、本发明通过应用本地控制原则，分布式储能设备基于本地实测数据，通过局部通信策略将波动影响由各个物理网络节点独立解决，动态调整可控分布式储能电源的出力；每个具有分布式储能电源的物理网络节点将其输出调节至最优运行点附近，实现各个物理网络节点对不确定性影响的相互支撑，确保区域电网系统实现动态自愈特性。
1.一种电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，其特征在于，在信息-物理网络中物理节点的频率与电压存在相关联的动态变化，并且不同节点在物理网络中承担不同的功能角色；通过将物理网络抽象成为一个具有多个节点和多条线路的复杂网络，节点包括有发电厂、变电站、储能、负荷中的至少其一，输电线支路即是电网拓扑中的边；同时信息网络在此基础上构成另一个维度。
3.根据权利要求2所述的电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，其特征在于，在下垂控制的回路中，通过改变功率-频率下垂系数来实现功率的调度，当下达的功率指令为pel/qel时，通过改变其下垂功率曲线来实现功率的调度以及减少频率偏差；调整过后的下垂系数为：
4.根据权利要求3所述的电力系统区域分散式储能自愈电网控制方法，其特征在于，对于第i个分布式储能设备dei，i∈nde，nde为储能设备集合，用表示第i个节点的第k次触发瞬间，表示第k次触发间隔；用rk表示分布式储能系统的事件触发时刻，l表示系统拉普拉斯矩阵；因此，当不满足如下式三的不等式时事件触发即执行通讯任务，向其他分布式储能设备发出参考信号；事件触发条件如下：
