含电池储能系统的微电网实时运行优化：一种基于管道模型的预测控制方法
系统与控制
2021-04-13 v1 系统与控制
摘要
电池储能系统（ESS）被广泛用于微电网中以补充高比例可再生能源。然而，含电池 ESS 的微电网实时能量管理在两方面具有挑战性：1）电池能量水平的演化过程跨时间耦合；2）可再生能源发电预测过程中不可避免地存在不确定性。本文创新性地提出一种基于管道模型的预测控制（MPC）方法，以适配含电池 ESS 的微电网实时能量管理。首先，针对电池 ESS 提出包含退化成本与随时间感知的 SoC 区间的电池实时运行模型；特别地，刻画了电池“越浅越便宜”特性并满足终端 SoC 要求。其次，在所提基于管道模型的 MPC 中设计两个级联 MPC 控制器，其中参考轨迹由无不确定性的标称 MPC 生成，随后辅助 MPC 在不确定性实现时将实际轨迹引导至标称轨迹。具体而言，本文将电池 SoC 视为系统状态变量，而将发电机功率输出与并网交换功率视为控制变量。最后，大量案例研究证明了所提方法的有效性，包括低与高比例可再生能源渗透水平。连续 365 天的额外蒙特卡洛模拟表明，所提方法的竞争比优异地低于 1.10。
引用
@article{arxiv.2104.04819,
title = {Real-time Operation Optimization of Microgrids with Battery Energy Storage System: A Tube-based Model Predictive Control Approach},
author = {Cheng Lyu and Youwei Jia and Zhao Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.04819},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 12 figures