一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法与流程

本发明属于重力储能电机控制，具体地涉及一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法。

背景技术：

1、重力储能系统是一种利用重物下降或提升来储存或释放能量的系统，以发电过程为例，重力储能系统中的单台电机仅在重物匀速下降阶段才输出基本稳定的功率，因此需要通过多电机功率分配和控制使系统总输出功率满足并网要求。功率的平稳合成是保证系统稳定运行的关键因素之一，功率波动不仅会影响系统的效率和稳定性，还会对电网产生不良影响，因此，实现多电机的平稳功率合成具有重要的实际意义。多电机协同控制技术是一种将多个电机协同工作的技术，通过精确控制每个电机的输出功率和转速，可以实现整体系统的优化运行，多电机协同控制技术可以提高系统的稳定性和效率，并减少能源浪费。现有的多电机功率分配方法往往基于预设的规则或复杂的数学模型，采用模糊控制等策略，但这些方法在处理复杂的非线性系统和多变的工作环境下存在一定的局限性和挑战，例如模糊控制难以处理不确定性和非线性问题，对于实时性和灵活性要求较高的场合，这些方法可能无法满足需求。因此，需要一种新的多电机功率分配方法以实现合成重力储能多电机并网，既能满足实时性要求，又能实现功率的平滑分配。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，解决现有方案难以满足实时性和灵活性较高的场合的问题，通过贪心算法实现合成重力储能多电机功率平滑，保证系统稳定性的同时提高系统运行效率。

2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其包括以下步骤：

3、步骤s1：初始化，设定总功率需求以及各电机的当前功率输出值；

4、步骤s2：根据总功率需求和各电机的当前功率输出值，计算各电机增加或减少功率对总功率需求的影响；

5、步骤s3：选择一个功率变化后对总功率需求影响最小的电机；

6、步骤s4：根据选择的电机调整功率输出，通过对其输出功率的增减变化使总功率输出曲线波动减小，并更新总功率需求；

7、步骤s5：重复步骤s2至步骤s4，直到总功率需求被满足或所有电机都被考虑过。

8、进一步地，步骤s2中包括：

9、假设函数f(x1,x2,...,xn)表示总功率需求，其中xi为第i个电机的功率输出；

10、函数的梯度表示了函数值对各个变量的变化率，用向量表示为：

11、

12、按照梯度的反方向进行迭代搜索，以找到一个使函数值下降的点，每次迭代按照以下公式进行：

13、

14、其中，α是学习率，学习率决定了每一步的大小；通过不断迭代的过程，最终能够找到一个对总功率需求影响最小的电机。

15、进一步地，步骤s3中包括，假设一个优先级队列pq，其中包含所有电机的功率变化和影响总功率需求的梯度，每个电机i都有一个优先级p(i)，p(i)表示功率变化和梯度，进而通过以下步骤来实现基于优先级队列的电机选择：

16、步骤s31，将所有电机的功率变化和梯度计算出来，并按照优先级从高到低的顺序插入优先级队列pq中；

17、步骤s32，初始化一个变量best_p，用于记录当前最小的优先级值；初始化一个变量selected_motor，用于记录被选择的电机；

18、步骤s33，重复以下步骤a至步骤c直到优先级队列pq为空：

19、步骤a，从pq中删除一个优先级最高的元素，即具有最大p(i)的电机i；

20、步骤b，如果该p(i)小于best_p，则更新best_p和selected_motor，分别为p(i)和i；

21、步骤c，将元素i插入pq的末尾；

22、步骤s34，返回selected_motor，即为对总功率需求影响最小的电机。

23、进一步地，在步骤s4中，采用pid控制器对电机的功率输出进行调节：

24、pid控制器由比例、积分和微分三个部分组成；比例部分用于调整系统的输出与输入之间的比例关系；积分部分用于消除系统的误差；微分部分用于提高系统的响应速度；

25、假设一个电机m，其功率输出为pm(t)，目标功率为pt(t)，则pid控制器的计算公式可以表示为：

26、tp,@(i)＝k@,,(r,(f)-p,,(f))+k@∫

27、其中，δpm(t)是电机m的功率变化量，kp、ki和kd分别为pid控制器的比例系数、积分系数和微分系数；

28、通过调整pid控制器的参数kp、ki和kd，能够实现对电机功率输出的快速、准确调节，从而实现功率的平滑分配。

29、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

30、本发明的基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法从电力工程应用角度考虑，设计一种重力储能系统多电机平稳功率合成方法，有助于推动储能技术的发展和普及。通过优化算法控制电机的运行状态，有效降低不必要的能源浪费，通过多电机平稳功率合成，可以确保系统在各种工况下的功率输出稳定性，提高储能系统的整体效率，多电机协同工作可以增强整个储能系统的稳定性，使其在面对各种突发状况时仍能保持较高的运行效率。通过贪心算法，可以实现简单有效的控制逻辑，降低储能系统的控制复杂性，由于采用了先进的控制策略，这种方法能够显著提高储能系统的运行效率，从而降低运营成本。

技术特征：

1.一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其特征在于，步骤s2中包括：

3.根据权利要求2所述的基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其特征在于，步骤s3中包括，假设一个优先级队列pq，其中包含所有电机的功率变化和影响总功率需求的梯度，每个电机i都有一个优先级p(i)，p(i)表示功率变化和梯度，进而通过以下步骤来实现基于优先级队列的电机选择：

4.根据权利要求1所述的基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其特征在于，在步骤s4中，采用pid控制器对电机的功率输出进行调节：

技术总结本发明公开一种基于贪心算法合成重力储能多电机并网的方法，其包括：步骤S1：初始化，设定总功率需求以及各电机的当前功率输出值；步骤S2：根据总功率需求和各电机的当前功率输出值，计算各电机增加或减少功率对总功率需求的影响；步骤S3：选择一个功率变化后对总功率需求影响最小的电机；步骤S4：根据选择的电机调整其功率输出，并更新总功率需求；步骤S5：重复步骤S2至步骤S4，直到总功率需求被满足或所有电机都被考虑过。本方案通过贪心算法，可以实现简单有效的控制逻辑，降低储能系统的控制复杂性，由于采用了先进的控制策略，这种方法能够显著提高储能系统的运行效率，并通过优化算法增强了整个储能系统的稳定性。技术研发人员：云刚,姜健宁,史沁鹏,张超,罗克宇,刘伟民受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29