[发明专利]面向对等模式下微电网的基于牵制的分布式协同控制方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网运行控制领域，具体来说，涉及一种面向对等模式下微电网的基于牵制的分布式协同控制方法。

背景技术

能源是人类文明延续和发展的基础。随着世界工业和经济的发展，传统的煤炭、石油等一次能源的消耗日趋增加，世界各国日益意识到能源枯竭问题的严重性。同时，一次能源的使用产生了大量的废气废水，严重污染了人类赖以生存的环境。因此，世界各国在努力提高能源利用效率，优化能源结构的同时，也积极促进诸如太能能、风能等可再生能源的发展，以缓解能源危机，减少二氧化碳和污染气体的排放，维持经济的可持续发展。

为了实现可再生能源的有效利用，微电网作为一种组织分布式发电单元和负荷的独立系统得到了广泛的研究。微电网的稳定运行是实现可再生能源利用的前提，但微电网中的分布式电源大多通过电力电子元件将可再生能源、传统能源等转化为电能，而电力电子元件的惯性较小，对微电网的频率和电压稳定控制提出了较大的挑战。另一个方面，太阳能、风能等可再生能源受自然条件的影响较大，在一年中的不同月份，在一天的不同时刻均有较大的差别，这等同于在发电侧有了一个输出不可测的发电机，对于微电网的稳定控制提出了更高的要求。

目前，微电网的控制方案有集中式的主从控制和分散式的对等控制。传统的集中控制对于中央控制器具有较大的依赖性，严重影响了微电网的安全性和可靠性。而对等控制模式可以赋予微电网“即插即用”的功能，适应分布式电源的分散式接入，有利于提高可再生能源的利用率。同时，对等控制模式下微电网的各分布式发电单元均能参与维持系统频率和电压的稳定，可以有效提高微电网的可靠性，满足用户多样化的电力需求。下垂控制是对等控制模式下分布式单元参与微电网频率和电压控制的主要方式，但下垂控制在维持微电网稳定的情况下，也造成了微电网频率电压的偏移。在可再生能源随机性和间歇性以及负荷波动性的影响下，极有可能造成微电网的崩溃，影响供电的可靠性。因此，必须建立对等控制模式下微电网的分布式协同控制策略，实现微电网频率和电压的恢复和稳定，保证供电的可靠性和安全性。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种面向对等模式下微电网的基于牵制的分布式协同控制方法，该控制方法可以在微电网发生扰动后，消除传统下垂控制的频率电压稳态偏差，保证自治微电网频率电压协同恢复到标准值附近，改善微电网控制的可靠性和适应性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采取一种面向对等模式下微电网的基于牵制的分布式协同控制方法，该控制方法包括下述步骤：

步骤10)一次下垂控制自动保持微电网功率平衡：当微电网发生功率扰动时，基于下垂控制的分布式发电单元智能体，根据式(1)自动控制微电网的频率和电压，改变功率输出，维持微电网的功率平衡：

式(1)

式中，f_i表示第i个分布式发电单元下垂控制产生的频率参考值；f_n,i表示第i个分布式发电单元下垂控制的频率初始值；m_P,i表示第i个分布式发电单元的有功下垂系数；P_i表示第i个分布式发电单元输出的有功功率；U_i表示第i个分布式发电单元下垂控制产生的电压参考值；U_n,i表示第i个分布式发电单元下垂控制的电压初始值；n_Q,i表示第i个分布式发电单元的无功下垂系数；Q_i表示第i个分布式发电单元输出的无功功率；i表示分布式发电单元的编号；

步骤20)确定牵制智能体预设的牵制一致性收敛值：分布式发电单元的控制及相互间的信息交互由智能体负责，每个分布式发电单元对应一个智能体，分布式发电单元的编号和与该分布式发电单元对应的智能体的编号相同；根据式(2)确定牵制智能体预设的一致性收敛值：

式(2)

式中，f_c表示牵制智能体预设的频率偏差一致性收敛值；U_c表示牵制智能体预设的电压偏差一致性收敛值；N表示采用下垂控制的智能体的总数；

步骤30)寻求牵制一致性：在微电网二次控制中，分布式发电单元智能体根据通信耦合寻求牵制智能体的一致性，并按照式(3)设置频率和电压初始值调整量的误差：

式(3)