[发明专利]一种离网直流微电网的分布式优化控制方法和装置

说明书

本发明涉及一种离网直流微电网的分布式优化控制方法和装置，方法包括以下步骤：获取微电网的本地信息和邻居节点信息，分别采用恒功率控制策略、恒电压控制策略和下垂控制策略进行优化控制计算，通过恒功率控制策略和恒电压控制策略获取暂态过程中功率和电压的参考值，进行微电网控制，通过下垂控制策略获取下垂控制中功率的参考值，进行微电网控制。与现有技术相比，本发明打破了各种底层控制的限制以实现最优运行，并且提升了控制精度，保证了控制指令的安全可靠。

技术领域

本发明涉及微电网领域，尤其是涉及一种离网直流微电网的分布式优化控制方法和装置。

背景技术

微电网是近些年来发展起来的供电形式，通常分为两种类型：交流和直流微电网。在过去的十年中，更多的研究主要集中在提高交流微电网的性能。然而，一些发电和负荷本身就是直流的，例如光伏、电池、电动汽车等。直流微电网将是更自然的连接方式，可以消除不必要的转换过程，从而提高系统效率和可靠性。此外，直流系统不存在诸如无功补偿，频率稳定和同步等问题，使其应用前景广阔。与交流电网类似，在直流微电网中，也使用分层控制，即一次控制，二次控制和三次控制。这种控制架构可以以集中式或分布式的方式进行实施。在集中式控制中，需要控制中心来收集微电网的信息，计算并发送控制指令。随着微电网数量的增加以及可再生能源和负荷不确定性的加剧，集中式控制面临单点故障，控制中心通信负担沉重和响应速度较慢等问题，这凸显了分布式控制的必要性。

在分层控制体系结构中，一次控制几乎都是分散式的，比较广泛应用的是下垂控制，其中负荷分配主要由下垂系数决定。为了消除电压偏差，分布式二次控制应运而生。最常用的就是基于一致性的控制，直流电网中的一致性变量可以是全局电压偏差，而每个节点都对其进行本地估计，通过与邻居节点交换信息，最终变量的值对于所有节点相同。

三次控制是通过控制微电网之间或微电网内的DG之间的潮流来实现最优运行。通常，三次控制为系统提供参考运行点。其时间尺度比实时控制大得多。然而，由于不确定性，可再生能源发电和负荷可能会迅速变化，使得此时通过三次控制获得的参考运行点并不是最优。可行的解决措施是将实时控制和稳态优化运行结合在一起，即优化结果应该实时发送到系统。这种思想在交流系统和直流系统中已经有很多相关研究。其关键思想是每个微电网的边际发电成本在稳定状态下是相同的。这些方法将实时控制与最优运行结合起来，但它们仍然有一些限制。例如，微电网的底层控制策略必须修改为所提出的方法，这在实际中很难应用，因为微电网可能属于不同的所有者且控制策略相差较大。因此，有必要研究不受底层策略影响的分布式控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不受底层策略影响的一种离网直流微电网的分布式优化控制方法和装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种离网直流微电网的分布式优化控制方法，包括以下步骤：

获取微电网的本地信息和邻居节点信息，分别采用恒功率控制策略、恒电压控制策略和下垂控制策略进行优化控制计算，通过所述恒功率控制策略和恒电压控制策略获取暂态过程中功率和电压的参考值，进行微电网控制，通过所述下垂控制策略获取下垂控制中功率的参考值，进行微电网控制。

进一步地，所述恒功率控制策略设有功率环和电流环，所述恒电压控制策略设有电压环和电流环，所述下垂控制策略设有下垂环、功率环和电流环。

进一步地，所述恒功率控制策略通过功率环和电流环进行数据处理前，还包括计算以下恒功率控制表达式：

式中，控制算法计算出的微电网i的发电功率，为微电网i的发电功率，为微电网i的发电功率的目标函数计算值的偏导，μ_i为微电网i的发电输出损耗，k_i为微电网k与微电网i间的能量传输比例，为微电网i的电压溢出值，z_i为微电网i的功率输出损耗变量，y_i为微电网i的电压溢出变量。