[发明专利]一种孤岛型微电网分布式协同控制方法

权利要求书

1.一种孤岛型微电网分布式协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、根据孤岛型微电网的分布式电源与BESSs的分布情况，建立分布式协同通信网络，实现两者间的协同控制，以满足孤岛型微电网的功率平衡；

步骤S2、搭建孤岛型微电网分布式电源的经济调度数学模型，采用一致性算法，使得分布式电源满足等微增率准则，即发电成本最小；

步骤S3、采用一致性算法，将各电池储能系统荷电状态视为一致性变量，计算BESSs的荷电状态平均值；

步骤S4、采用基于荷电状态的p-f下垂控制方法，调节BESSs的输出功率，使得BESSs的荷电状态保持平衡；

所述步骤S1具体实现过程为：根据孤岛型微电网的分布式电源与BESSs的分布情况，随机选择领导者分布式电源与领导者BESS建立分布式协同通信网络；其中，领导者分布式电源用于接收上一级的电力调度命令，并计算最优耗量微增率，同时向相邻分布式电源传递信息；领导者BESS用于与分布式电源连接，向分布式电源反馈荷电状态，从而调整分布式电源的输出功率，使得BESSs的荷电状态处于正常值；

所述步骤S2具体实现过程为：忽略风机与光伏的发电成本，则微电网总发电成本为所有分布式电源的发电成本，其中，单个分布式电源的发电成本C_i(P_G,i)表达式为

式中，a_i，b_i，c_i均为成本系数，P_G,i为分布式电源i的输出功率；

分布式电源的总输出功率需要满足电力调度命令的要求，即

式中，P_D为电力调度命令，只能由领导者分布式电源获取；

根据式(1)和式(2)以及分布式电源输出功率的上下限，可得分布式电源经济调度的数学模型，即

其中，采用拉格朗日乘数法求解经济调度问题，即等量微增率准则，其求解表达式为

式中，u_i为拉格朗日乘子，λ^*为最优耗量微增率；根据拉格朗日乘数法求解最优耗量微增率λ^*，并通过一致性算法，使得各分布式电源处于相同耗量微增率下运行，便可达到发电成本最小；

所述一致性算法表达式如下

λ[t+1]＝Mλ[t] (8)

式中，λ[t+1]＝[λ₁[t+1],…,λ_i[t+1],…,λ_n[t+1]]^T，λ[t]＝[λ₁[t],…,λ_i[t],…,λ_n[t]]^T，分别代表智能体在t+1和t的状态，即一致性变量；M为双随机矩阵，其构造方式与智能体之间的拓扑结构有关；

其中，A-D和M的形式如下，

式中，D是n×n的对角出度矩阵，其元素d_ii表示智能体间的外通信链数；

对于强连接图，即智能体间的分布式连接，有可得矩阵M的任意行或任意列的元素和均为1，且其元素代表智能体间的信息权重；

其中，由可得当t趋于无穷时，即λ₁＝…＝λ_i＝…＝λ_n；根据一致性算法，可以将智能体间的其中一状态经过一定迭代后趋于一致；

所述基于荷电状态的p-f下垂控制方法的表达式如下

式中，为所有电池储能系统的荷电状态平均值，f_i为电池储能系统i的频率，f^max与f^min为频率的上限与下限，是第i个BESS的最大输出有功功率，m_i是下垂系数，K_p是比例系数；

所述步骤S2具体实现如下：

根据孤岛微电网功率的供需关系，判断BESSs需要提供的有功功率，判断原则如下

P_loss＝0.05×P_load (15)

其中，BESSs需要提供的输出功率为负荷功率加上损耗功率再减去分布式电源与新能源发电的功率；

采用基于荷电状态的p-f下垂控制方法，即改进后的p-f下垂控制方法调节各个BESS的有功输出，具体为：

采用库伦定律计算各个BESS的荷电状态信息，其中计算公式为

SoC_i＝SoC₀-μ∫P_B,idt (17)

式中，SoC_i，SoC₀分别是该时刻的荷电状态、荷电状态初始值，

采用一致性算法计算各BESS的荷电状态平均值取各BESS的荷电状态作为一致性变量，各BESS先通过通信网络将自身的荷电状态信息传送给相邻的BESS，各BESS根据自身的荷电状态与收到邻居传来的荷电状态调整自身的荷电状态，即根据式(8)和(9)进行迭代，不断重复这一步骤，最终各BESS的荷电状态趋于一致，即荷电状态平均值；

采用上述所求的荷电状态平均值与该时刻的各BESS的荷电状态，再通过获得BESS的频率，根据式(12)来调节各个BESS的有功输出；

通过以上过程，孤岛型微电网的发电成本达到最低，分布式电源的输出功率满足调度要求，电网的功率保持平衡以及BESSs的荷电状态保持平衡。