[发明专利]一种交流微电网实现功率分配的分布式分层协调控制方法

说明书

本发明公开一种交流微电网实现功率分配的分布式分层协调控制方法，构造一种含有一级控制器和二级控制器的分布式分层控制器，并且将微电网建模为一个多智能体系统，每个分布式发电单元被视为一个多智能体系统中的跟随者，构造一个命令发生器视为多智能体中的领导者，从而将功率分配问题被制定为一个领导者‑跟随者的跟踪问题；通过一级控制器输入到本地的电压电流双环控制中控制逆变器，使功率按照预定比例分配，并使其发出的总功率满足预定的电力需求。本发明采用分布式控制器控制，微电网系统可快速达到稳定，并且功率实现合理分配，输出功率满足负载段所需总功率，具有很强的自适应性。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种交流微电网实现功率分配的分布式分层协调控制方法。

背景技术

随着清洁能源的发展，由于分布式发电电源(DGs)具有位置灵活、分散的特点极好地 适应了分散电力需求和资源分布的需求，因此分布式发电电源也得到了迅速的发展，但也伴 随着诸多需要解决的技术难题。IEEEP1547对分布式能源的做了规定:当电力系统发生故障时, 分布式发电电源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥。为协调大 电网与分布式电源间的矛盾,充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益,在本世 纪初,学者们提出了微电网的概念。微电网的出现为现代电力系统带来了新的机遇和挑战，在 过去二十年中得到了广泛的研究。微电网已经在许多方面展示了它们的能力，例如可再生能 源集成，电能质量改善，峰值需求减缓和能效提升。微电网通常以两种模式运行，即孤岛模 式和并网模式，当微电网以不同的模式运行时，分布式发电电源(DGs)有望实现不同的目 标。

在孤岛模式中，微电网与大电网断开连接。DG将协同工作以满足当地的电力需求，并 且保持频率、电压和功率的稳定性。在并网模式中，微电网被集成到大电网中，其母线电压 和频率都由大电网决定，所以在并网模式中所主要解决的技术问题是实现功率的稳定输出。 在微电网中DG可以分为不可调度的DG，例如光伏单元和风力涡轮机，和可调度的DG(DDG)， 例如燃料电池，微型涡轮机和储能单元。虽然不可调度的DG需要产生满负荷的电力，但DDG 应该协同控制，以满足某些高层次最优策略所预定的期望电力需求，旨在最小化成本或最大 化利润。根据一些预先指定的功率分配方案，DDG应该共同满足所需的功率需求。功率分配 问题逐渐成为研究的热点。

功率分配问题作为微电网控制的基本问题之一。该问题的解决方案分为两类，分别是基 于通信的方案和无通信方案。对于基于通信的方案，通常存在一个中央控制器，它先计划出 所有DG的发电量和控制信号作为全局信号传输到本地控制。对于无通信的方案，一般采用 的是下垂控制策略。下垂控制源于传统的电力系统控制。系统频率和电压都由所有DG共同 确定。由频率作为全局变量，因此可以精确地实现DG之间的有功功率分配。

对于上述基于通信的方案，不能自主地实现功率分配，需要由某些中央控制器预先计算 出参考信号，以分配其功率需求。当微电网的规模较小时，集中控制方案是可行的，其中一 个中央单元负责整个通信和计算任务。然而，当微电网的规模增加时，由于通信和计算成本 的显着增长，集中控制方案将不那么经济，并且消息传输会由于时滞影响微电网的稳定性。 对于上述基于下垂控制的无通信方案，由于总线电压在配电网络上变化并且不同步，因此无功功率分配的 性能并不总是令人满意。

目前急需一种即经济又可靠运行的控制方案使微电网在与大电网并网运行时维持稳定， 若一旦发生不稳定的情况，不仅会使微电网系统产生扰动，对大电网的成本损失更大。

解决并网交流微电网的功率分配问题，目前有提出分布式的控制方案，由两个控制级组 成。不足是在此项研究中的微电网中采用了一种十分理想和化简过的分布式发电电源的模型， 忽略了每个分布式发电电源的细节，若投入到实际中可能会因为分布式发电电源中参数的复 杂性而无法实现微电网的稳定运行。

术语解释：