本發(fā)明涉及光伏直流組網(wǎng)分段儲(chǔ)能，特別是一種基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法。

背景技術(shù)：

1、目前大型火電機(jī)組廠(chǎng)用電系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)都是通過(guò)發(fā)電力出口分接一個(gè)降變壓，可以分為兩級(jí)變壓，一級(jí)是由發(fā)電機(jī)出口20kv降壓為6kv，一級(jí)為由6kv?降壓至400v，采用的都是工頻變壓器，涉及到的都是交流電，隨著機(jī)組容量的不斷增大，廠(chǎng)用電系統(tǒng)的容量也在不斷增大，高廠(chǎng)變?nèi)萘孔兇?，廠(chǎng)用電系統(tǒng)短路電流很大，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的短路開(kāi)斷容量提出更高的要求，廠(chǎng)用電系統(tǒng)高壓電纜為滿(mǎn)足短路熱穩(wěn)定的要求，需要選擇更粗的電纜，增加投資成本。

2、傳統(tǒng)高廠(chǎng)變采用工頻變壓器，體積巨大，且為了獲得更大廠(chǎng)用電系統(tǒng)的容量，常常進(jìn)行增容改造，改造費(fèi)用巨大，工期較長(zhǎng)，耽誤電廠(chǎng)正常發(fā)電在廠(chǎng)用電系統(tǒng)中采用直流組網(wǎng)形式，能有效解決傳統(tǒng)交流廠(chǎng)用電系統(tǒng)發(fā)展中的一些瓶頸問(wèn)題。相較于傳統(tǒng)的交流廠(chǎng)用電系統(tǒng)，直流組網(wǎng)形式具有諸多優(yōu)勢(shì)：直流組網(wǎng)的供電容量更大；直流組網(wǎng)無(wú)需考慮相角和頻率，可以實(shí)現(xiàn)異步系統(tǒng)互聯(lián)，廠(chǎng)用負(fù)荷通過(guò)整流裝置接入直流廠(chǎng)用電系統(tǒng)，可提高電能變換效率以及減少設(shè)備損耗，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷變頻驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了負(fù)荷內(nèi)部電路以及降低故障率和設(shè)備成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于如何提高電能變換效率以及減少設(shè)備損耗，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷變頻驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化負(fù)荷內(nèi)部電路以及降低故障率和設(shè)備成本。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法，其包括，構(gòu)建直流組網(wǎng)系統(tǒng)，收集直流組網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)集；基于所述數(shù)據(jù)集，通過(guò)自適應(yīng)功率分配算法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整多個(gè)儲(chǔ)能模塊輸出功率，并根據(jù)使用頻率和深度，平衡各儲(chǔ)能模塊；基于對(duì)所述直流組網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制，構(gòu)建直流組網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)期優(yōu)化策略，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)配置和算法性能。

5、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：構(gòu)建所述直流組網(wǎng)系統(tǒng)，包括火電并網(wǎng)儲(chǔ)能?t型接入單元和儲(chǔ)能匯流接入單元；所述火電并網(wǎng)儲(chǔ)能t型接入單元用于通過(guò)匯流儲(chǔ)能母線(xiàn)將儲(chǔ)能系統(tǒng)接入發(fā)電機(jī)出口；所述儲(chǔ)能匯流接入單元用于將儲(chǔ)能升壓，并直接接入發(fā)電機(jī)出口，儲(chǔ)能系統(tǒng)直接響應(yīng)調(diào)頻指令；所述儲(chǔ)能匯流接入單元通過(guò)儲(chǔ)能母線(xiàn)連接多個(gè)儲(chǔ)能模塊，所述儲(chǔ)能模塊包括儲(chǔ)能并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，儲(chǔ)能變，儲(chǔ)能交流柜以及儲(chǔ)能電池模組。

6、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：收集所述直流組網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)、直流母線(xiàn)數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能模塊數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)、負(fù)載以及可再生能源數(shù)據(jù)；基于所述直流母線(xiàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建直流母線(xiàn)功率平衡方程；所述直流母線(xiàn)功率平衡方程具體為在任意時(shí)刻t，儲(chǔ)能模塊的輸出功率總和與可再生能源輸出功率之和，等于變流器向交流側(cè)輸出的功率，以維持直流母線(xiàn)的功率平衡。

7、基于所述直流母線(xiàn)功率平衡方程構(gòu)建直流母線(xiàn)電壓動(dòng)態(tài)方程，包括如下步驟：

8、確定直流母線(xiàn)等效電容；獲取當(dāng)前時(shí)刻的直流母線(xiàn)電壓；根據(jù)所述直流母線(xiàn)功率平衡方程得到直流母線(xiàn)凈功率；將所述直流母線(xiàn)等效電容、直流母線(xiàn)電壓和直流母線(xiàn)凈功率組合為微分方程，得到直流母線(xiàn)電壓隨時(shí)間的變化率；對(duì)所述直流母線(xiàn)電壓隨時(shí)間的變化率進(jìn)行積分，得到直流母線(xiàn)電壓隨時(shí)間的變化情況。

9、基于所述直流母線(xiàn)電壓動(dòng)態(tài)方程構(gòu)建交流側(cè)功率平衡方程，包括如下步驟：獲取所述變流器向交流側(cè)輸出的功率；測(cè)定發(fā)電機(jī)在同一時(shí)刻的發(fā)電機(jī)輸出功率變化量；記錄同一時(shí)刻的負(fù)載需求變化量；根據(jù)所述變流器向交流側(cè)輸出的功率、發(fā)電機(jī)輸出功率變化量和負(fù)載需求變化量，得到交流側(cè)功率平衡偏差。

10、基于所述交流側(cè)功率平衡方程構(gòu)建系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)方程，包括如下步驟：獲取機(jī)械功率輸入變化量；計(jì)算所述機(jī)械功率輸入變化量與所述交流側(cè)功率平衡偏差的差值；根據(jù)系統(tǒng)慣性常數(shù)、所述機(jī)械功率輸入變化量與所述交流側(cè)功率平衡偏差的差值，確定系統(tǒng)頻率隨時(shí)間變化的速率。

11、基于所述頻率動(dòng)態(tài)方程構(gòu)建儲(chǔ)能模塊?soc?動(dòng)態(tài)方程，包括如下步驟：獲取第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的充放電效率；獲取第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的額定容量；獲取第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的輸出功率；利用第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的輸出功率、第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的額定容量和第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的充放電效率，計(jì)算得到第i個(gè)儲(chǔ)能模塊的荷電狀態(tài)隨時(shí)間變化的速率。

12、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述自適應(yīng)功率分配算法采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架，包括狀態(tài)空間、動(dòng)作空間、獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)、策略函數(shù)以及值函數(shù)；所述狀態(tài)空間定義系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)；所述動(dòng)作空間定義算法采取的行動(dòng)；所述獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)定義控制目標(biāo)，引導(dǎo)算法學(xué)習(xí)最優(yōu)策略；基于所述策略函數(shù)和值函數(shù)構(gòu)建深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，其中：使用策略網(wǎng)絡(luò)選擇動(dòng)作，并解析動(dòng)作向量，通過(guò)儲(chǔ)能模塊執(zhí)行動(dòng)作指令更新儲(chǔ)能模塊輸出功率，更新發(fā)電機(jī)輸出功率，計(jì)算變流器功率；將控制指令發(fā)送到各設(shè)備；策略網(wǎng)絡(luò)表示為：

13、；

14、其中，表示參數(shù)化的策略，給定狀態(tài) s下選擇動(dòng)作 a的概率；表示策略網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；表示動(dòng)作向量；表示狀態(tài)向量；

15、值函數(shù)表示為：

16、；

17、其中，表示當(dāng)前狀態(tài)，表示在策略π下的期望值，表示?折扣因子，0?<≤?1；表示時(shí)間步長(zhǎng)；表示在 t+ k時(shí)刻獲得的獎(jiǎng)勵(lì)。

18、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：基于所述深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，采用a2c算法進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)策略梯度進(jìn)行更新，表示為：

19、；

20、其中，表示對(duì)求梯度，表示目標(biāo)函數(shù)；表示優(yōu)勢(shì)函數(shù)；所述優(yōu)勢(shì)函數(shù)表示為：

21、；

22、其中，表示即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)，表示下一個(gè)狀態(tài)的值函數(shù)，表示下一個(gè)狀態(tài)；進(jìn)而更新值函數(shù)為：

23、；

24、其中，表示學(xué)習(xí)率，0?<≤?1。

25、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：基于所述自適應(yīng)功率分配算法調(diào)節(jié)控制直流組網(wǎng)系統(tǒng)，包括：收集相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述狀態(tài)向量，并進(jìn)一步獲得儲(chǔ)能模塊平均?soc；基于所述策略網(wǎng)絡(luò)選擇動(dòng)作，解析動(dòng)作，進(jìn)而執(zhí)行動(dòng)作，發(fā)送控制指令到各設(shè)備；觀(guān)察一個(gè)控制周期內(nèi)系統(tǒng)響應(yīng)，重新采集系統(tǒng)狀態(tài)，基于所述獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)；基于所述a2c算法對(duì)深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型進(jìn)行學(xué)習(xí)更新，循環(huán)控制直流組網(wǎng)系統(tǒng)。

26、作為本發(fā)明所述基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述長(zhǎng)期優(yōu)化策略，包括儲(chǔ)能模塊壽命管理、系統(tǒng)配置優(yōu)化和算法持續(xù)改進(jìn)；所述儲(chǔ)能模塊壽命管理通過(guò)記錄每個(gè)儲(chǔ)能模塊的充放電情況，計(jì)算每次充放電的深度，統(tǒng)計(jì)不同深度下的循環(huán)次數(shù)，對(duì)剩余壽命進(jìn)行估算，表示為：

27、；

28、其中，表示第個(gè)儲(chǔ)能模塊的估計(jì)剩余壽命，表示初始預(yù)期壽命，表示第次放電深度，表示在深度下的額定循環(huán)次數(shù)；基于估計(jì)的剩余壽命調(diào)整每個(gè)儲(chǔ)能模塊的參考荷電狀態(tài)，制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃；所述系統(tǒng)配置優(yōu)化用于最小化總成本并滿(mǎn)足系統(tǒng)性能要求，包括：通過(guò)收集并分析不同類(lèi)型儲(chǔ)能模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)，評(píng)估各種儲(chǔ)能技術(shù)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的表現(xiàn)，其中考慮的因素包括：效率、響應(yīng)速度、循環(huán)壽命以及自放電率；

29、對(duì)儲(chǔ)能模塊組合的優(yōu)化，表示為：

30、；

31、其中，表示系統(tǒng)總成本，表示第種儲(chǔ)能的資本成本，表示第種儲(chǔ)能的運(yùn)維成本；對(duì)所述算法持續(xù)改進(jìn)通過(guò)收集長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括各種組件的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境條件和負(fù)載情況，構(gòu)建離線(xiàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括輸入特征和對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)性能指標(biāo)；優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，包括學(xué)習(xí)率，折扣因子和獎(jiǎng)勵(lì)權(quán)重；使用優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和超參數(shù)，在離線(xiàn)數(shù)據(jù)集上重新訓(xùn)練模型，使用交叉驗(yàn)證方法評(píng)估模型性能。

32、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流系統(tǒng)，其包括：構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建直流組網(wǎng)系統(tǒng)，收集直流組網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)集；調(diào)控模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)集，通過(guò)自適應(yīng)功率分配算法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整多個(gè)儲(chǔ)能模塊輸出功率，并根據(jù)使用頻率和深度，平衡各儲(chǔ)能模塊；優(yōu)化模塊，用于根據(jù)對(duì)直流組網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制，構(gòu)建直流組網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)期優(yōu)化策略，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)配置和算法性能。

33、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的任一步驟。

34、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于光伏直流組網(wǎng)的分段儲(chǔ)能直掛匯流方法的任一步驟。

35、本發(fā)明有益效果為本發(fā)明通過(guò)結(jié)合直流組網(wǎng)、分段儲(chǔ)能和人工智能算法，顯著提高電能變換效率，減少設(shè)備損耗，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷變頻驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低故障率和設(shè)備成本。同時(shí)，優(yōu)化儲(chǔ)能利用，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，更好地適應(yīng)可再生能源的接入。通過(guò)智能化管理和長(zhǎng)期優(yōu)化策略，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)短期的性能提升，還能確保系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中持續(xù)改進(jìn)，從而在效率、成本、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)方面帶來(lái)綜合性的有益效果。