[发明专利]一种基于预测控制的多微网协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于多微电网控制领域，尤其涉及基于预测控制的多微网协调控制方法。

背景技术

随着微电网的快速发展与广泛应用，不同区域的微电网之间通过信息和能量交互而形成的多微网系统日益受到人们关注。多微网系统能量的管理不仅要在满足电网约束条件下实现单个微电网内能量的优化管理，同时要协调能量在多微电网间的优化流动和利用，实现能量管理的全局优化。

由于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)具有处理约束和系统不确定性、实现经济目标优化等特点，为微电网能量优化管理提供了可靠的控制策略。本文考虑的多微电网系统中，每个微电网均包括以光伏发电、风力发电等为代表的新能源供电，以微型燃气轮机供电为代表的传统供电，以及新型的电力汽车和家庭用电的电力负荷，这些设备通过一个集成的中央控制器协调控制。微电网中分布式电源的协调控制问题非常复杂，从已有的参考文献看，有如下几种主要的控制策略：(1)主从站控制；(2)负荷、频率二次控制；(3)联络线(tie line)控制；文献Defining control strategies for microgrids islanded operation(PECAS LOPES J A,MOREIRA C L,MADUREIRA A G.Defining control strategies for microgrids islanded operation[J].IEEE Transactions on Power Systems,2006,21(2):916-924.)提出了一种主从站控制策略一个电压源变换器(VSI)作为主站，在主电网失电的时候，提供电压参考，其他逆变器运行在P-Q模式(从站)。本地微电源控制器可接收来自微电网中央控制器(MGCC)的信息，根据MGCC信息控制相应的微电源。文献Control strategies for micro grids emergency operation(LOPES J,MOREIRA C,MADUREIRA A,Control strategies for micro grids emergency operation[C]//International Conference on Future Power Systems.Amsterdam,Netherlands,2005:1-6.)提出了负荷、频率二次控制策略。孤岛时，存储单元相当于同步发电机，采用二次控制恢复电压和频率。原动机的无功功率目标值根据频率偏差来确定。文献串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略中提出联络线(tie line)控制策略，连络线(tie line)这里指微电网和主网之间连接馈线，联络线控制管理连接点馈线的潮流和电压，通过协调微电网中各分布式电源，如发电机、能量存储设备及可控负荷，使微电网从连接点来看，是一个可分离的整体，即微电网能管理自己内部的功率并与电网进行交换，对连接点的电压提供支持，允许微电网成为独立运行实体，可用来补偿某些新能源的间歇性。

考虑到多微电网间的能量流动和相互关联，为了降低能量管理优化问题的复杂度，同时保证系统整体性能最优，本文提出基于预测控制的多微网协调控制方法，该控制方法可以通过对多个子微网的协调控制，实现多微网系统与主网的功率交换，使功率满足调节要求。

发明内容

本发明的目的是为了改进上述控制方法存在的不足，针对并联结构的多微电网系统提供一种不仅可以实现每个子微网的供求平衡，同时减少可控供电的使用，降低供电成本的控制方法。

一种基于预测控制的多微网协调控制方法，其步骤是：

(1)建立子微网预测模型及多微网预测控制优化模型；

设定多微网由N个子微网S_i组成(i＝1,2....,N)，选取预测时域为P，优化时域为M(P≥M)。对于每个子微网S_i，预测模型描述为，

X_i(k+1)＝A_iX_i(k)+B_iU_i(k)+A_ijV_i(k)

其中，U_i(k)＝[u_i(k|k)u_i(k+1|k)...u_i(k+P-1|k)]^T；