基于Simulink的儲能功率分配優化控制(zhì)仿真案例實驗教程發布。

1. 實驗介紹

許多(duō)地區(qū)以火(huǒ)電(diàn)機組做(zuò)為(wèi)主要調頻資源，而儲能的調頻效果遠好于火(huǒ)電(diàn)機組，引入相對少(shǎo)量的儲能系統，将能夠迅速并有(yǒu)效地解決區(qū)域電(diàn)網調頻資源不足的問題。本案例中低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)接收主控系統下發的調遙指令，根據八個(gè)儲能的SOC、充放電(diàn)總裏程等條件，通(tōng)過優化求解下發出力指令，控制(zhì)八個(gè)儲能的出力，從而達到儲能輔助調頻的目的。

2. 實驗目标

2.1 根據儲能實際情況，搭建Simulink仿真模型；

2.2 實現Simulink模型與低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)的硬件在環通(tōng)信；

2.3 編寫低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)配置表格并成功實現控制(zhì)。

3. 實驗模型

本實驗模型需要自行(xíng)搭建。根據儲能電(diàn)池模型，可(kě)搭建模型如下：

其中，輸入信号1“下發給PMS的遙控”代表儲能的啓停情況，“1”代表該儲能開(kāi)啓，“0”代表儲能關閉，經過“AND”元件後輸入到選擇元件中。

若信号1為(wèi)“0”，儲能關閉，則選擇元件經過選擇輸出信号同樣為(wèi)“0”，該儲能的輸出1“充放電(diàn)總裏程”與輸出2“SOC”都不會(huì)變化，輸出3“實際功率”為(wèi)0，相當于儲能處于關閉狀态。

若信号1為(wèi)“1”，儲能運行(xíng)，則選擇元件經過選擇會(huì)輸出信号2“下發給BMS的遙調”，此信号代表控制(zhì)器(qì)下發給儲能的出力指令，正号代表充電(diàn)，負号代表放電(diàn)。

充放電(diàn)總裏程計(jì)算(suàn)：出力指令取絕對值，經過積分，可(kě)以得(de)到充放電(diàn)總裏程，但(dàn)此時(shí)的單位為(wèi)kWs，需經過單位轉換“1/3600”，轉為(wèi)常見的kWh。

儲能SOC計(jì)算(suàn)：出力指令直接進行(xíng)積分，可(kě)以得(de)到目前充放電(diàn)的電(diàn)量。與充放電(diàn)總裏程的計(jì)算(suàn)類似，同樣需要經過單位轉換，後續再除蓄電(diàn)池總容量，得(de)到實際SOC變化量。但(dàn)由于SOC通(tōng)常由百分比表示，故乘以100，加上(shàng)初始SOC的值（目前設為(wèi)55，可(kě)根據實際情況設定），得(de)到當前時(shí)刻的SOC值。

完成儲能電(diàn)池模型搭建後，對其進行(xíng)封裝。由于共有(yǒu)8個(gè)電(diàn)池，将其複制(zhì)8個(gè)，并引入S-函數(shù)，在S-函數(shù)中實現與低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)通(tōng)信功能，接收主控系統下發的調遙，完成儲能功率分配并下發，如下圖所示。

4. 實驗原理(lǐ)

本實驗案例求解優化問題實現儲能功率的分配。考慮到方差優化的複雜性，盡量避免将二次式作(zuò)為(wèi)優化目标，以SOC相對平均值的總偏差的絕對值和(hé)功率相對平均值的偏差絕對值作(zuò)為(wèi)目标函數(shù)：

式中，w₁表示SOC均衡的影(yǐng)響權重，w₂表示功率變動帶來(lái)的代價權重；SOC_mean為(wèi)各SOC均值；SOC_i⁰為(wèi)當前電(diàn)池的SOC值；P_i表示當前電(diàn)池的功率值；P_mean表示當前電(diàn)池功率的平均值；SOC_i表示在功率分發策略所計(jì)算(suàn)出的功率工作(zuò)下，下一時(shí)刻第i個(gè)電(diàn)池的SOC值，具體(tǐ)計(jì)算(suàn)式如下：

其中E_act,i表示電(diàn)池i的實際容量。

5. 實驗步驟

低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)的特點在于不需要對控制(zhì)器(qì)進行(xíng)代碼的編寫，隻要在excel文件之中進行(xíng)測點配置、通(tōng)信通(tōng)道(dào)和(hé)AOE配置就可(kě)以實現相應的控制(zhì)。将控制(zhì)器(qì)電(diàn)源線與電(diàn)源相連，打開(kāi)電(diàn)源開(kāi)關，再用網線将控制(zhì)器(qì)與計(jì)算(suàn)機連接，就可(kě)以使用。利用發現工具獲得(de)控制(zhì)器(qì)ip，如下圖所示：

當控制(zhì)器(qì)啓動并接入計(jì)算(suàn)機，被計(jì)算(suàn)機發現後，可(kě)以得(de)到如下界面（打開(kāi)一個(gè)浏覽器(qì)，并輸入控制(zhì)器(qì)地址也可(kě)以得(de)到如下界面）。

點擊界面中控制(zhì)器(qì)id，進入控制(zhì)器(qì)配置界面，選擇并導入測點、通(tōng)道(dào)和(hé)AOE配置文件（excel文件另存為(wèi).csv格式文件後使用，可(kě)點擊文末附件下載配置文件和(hé)仿真模型，其中points-zq.csv為(wèi)測點配置文件，tcp-mbd-transport-1-zq.csv為(wèi)通(tōng)道(dào)配置文件，aoe-agc-test.csv為(wèi)AOE配置文件，agc_test_2019a.slx為(wèi)仿真模型，modbusCom1.m為(wèi)S-函數(shù)源文件），點擊界面中的“reset”即可(kě)保存配置并運行(xíng)控制(zhì)器(qì)。

6. 運行(xíng)結果

先運行(xíng)低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)，再運行(xíng)Simulink模型，進行(xíng)仿真。利用低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)進行(xíng)優化求解，得(de)到的控制(zhì)結果如下所示：

指令功率和(hé)儲能總功率曲線

各儲能功率變化曲線

各儲能SOC變化曲線

由該仿真實驗可(kě)以看出，相較于傳統控制(zhì)器(qì)，低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)可(kě)以實現混合整數(shù)線性規劃問題的優化求解，實現儲能出力對下發指令地跟蹤，具有(yǒu)強大(dà)的功能。且無需複雜編程，更适合無編程基礎人(rén)員使用。

儲能功率分配優化控制(zhì)仿真實驗AOE配置文件下載鏈接：

儲能功率分配.rar