CN104638645B - 一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法，属于能源互联网控制与电气技术领域。该能源互联网，包括能源路由器模块、能源交换机模块和能源子网模块；能源互联网的分级控制系统，包括：数据采集模块、能量预测单元、能量平衡判断模块、能量盈缺判断模块、能量平衡控制单元、功率状态调节模块和频率电压调节模块；通过对能源互联网内所有的分布式电源及本地负载进行合理监控及发电/负荷状态预测，利用能源路由器对能源互联网内电能进行优化协调，最大程度上保证了分布式发电系统的稳定性和较高的可再生能源利用率；采用多智能体一致性算法与下垂控制方法协同控制能源子网内各设备，实现能源子网内各设备节点频率与配电网工频一致，节点电压稳定。

Description

一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法

技术领域

本发明属于能源互联网控制与电气技术领域，具体涉及一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法。

背景技术

目前，普遍认为充分开发利用绿色能源和可再生能源是解决能源危机、温室效应和环境污染的有效途径。然而，可再生能源的发电特征和传统电网的缺陷导致可再生能源无法直接并入电网。此外，还存在电网不易感知负荷的细微变化，无法很好的跟踪负荷改变，不能满足用户对电能质量越来越高的要求等问题。为了充分开发利用用户附近的太阳能、风能、生物能等可再生分布式能源，在用户附近实施分布式发电，以能源互联网形式接入电网能够保障能源安全利用、减少环境污染，同时可以解决跟踪电网负荷变化的问题。然而，由于能源互联网和配电网之间能量是双向流动的，且分布式电源本身具有间歇性和波动性等特点，现有的技术不能很好的实现能源互联网内的分布式能源、分布式储能设备及本地负荷的协调优化与智能控制，以及将带有大容量分布式新能源的能源互联网接入配电网后，保障电网能够安全、稳定运行，因此需要对含大量分布式电源的能源互联网及其控制进行深入研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法。

本发明的技术方案：

一种能源互联网，包括能源路由器模块、能源交换机模块和能源子网模块；

所述能源路由器模块，包括至少一个能源路由器；所述能源交换机模块，包括至少一个能源交换机；所述能源子网模块包括至少一个能源子网；所有能源路由器间、所有能源交换机间和所有能源子网间均相互独立；所述能源路由器的输入端接入配电网，所述能源路由器的输出端连接一个所述能源交换机的输入端或者同时与多个所述能源交换机的输入端相连接；所述能源交换机的输出端连接一个能源子网或者同时连接多个能源子网；

所述能源子网包括至少一个分布式电源、至少一个分布式储能设备以及至少一个本地负载；所述分布式电源、所述分布式储能设备和所述本地负载均与其所属的能源子网所对应的能源交换机的输出端相连接；

所述能源路由器进一步包括：第一处理器及飞轮功率调节器，其中第一处理器，用于采集能源互联网内各分布式电源的节点电压和节点电流、本地各负载的节点电压和节点电流、各分布式储能设备的有功功率和无功功率，并采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内达到能量平衡时，向相应的能源交换机发送频率电压调节控制指令；而当能源互联网内未达到能量平衡时，判断能源互联网处于电量盈余状态还是电量缺额状态，当能源互联网处于电量缺额状态时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备对能源互联网进行电能补给，若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电能，若配电网不能向能源互联网补给电能或配电网补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，启动飞轮功率调节器，令其向能源互联网补给电能；当能源互联网处于电量盈余状态时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电，若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电，若分布式储能设备需要充电，则启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电，若分布式储能设备不需要充电或者向分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，启动飞轮功率调节器，令其消耗能源互联网内多余电能；

所述能源交换机进一步包括：第二处理器，用于采集该能源交换机所连接的能源子网内各分布式电源及本地负载的节点频率、电压、有功功率及无功功率；接受所述频率电压调节控制指令，调节该能源交换机所连接的能源子网内分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

所述分布式电源、所述分布式储能设备和所述负载均通过热插拔接口与其所属的能源子网所对应的能源交换机的输出端相连接。

所述能源交换机，进一步划分为：

I型能源交换机，用于控制不同用电类型的能源子网；

II型能源交换机，用于控制相同用电类型的能源子网。

一种能源互联网的分级控制系统，包括：

数据采集模块，用于采集能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

能量预测单元，用于对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；

能量平衡判断模块，用于根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内未达到能量平衡时，向能量盈缺判断模块发送相应的控制指令，而当能源互联网内达到能量平衡时，向频率电压调节模块发送相应的控制指令；

能量盈缺判断模块，用于接受能量平衡判断模块发送的控制指令，判断能源互联网内电量是处于盈余状态还是缺额状态，并将判断结果发送至能量平衡控制单元；

能量平衡控制单元，在能源互联网内电量处于缺额状态时，发送控制信号给分布式储能设备或者配电网，令其向能源互联网进行电能补给，或者在分布式储能设备和配电网电能补给工作结束后，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；在能源互联网内电量处于盈余状态时，发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电或者为分布式储能设备充电，或者在配电网不需要电能补给和分布式储能设备满电情况下，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号；

功率状态调节模块，用于接受所述电能补给控制信号或者所述电能消耗控制信号，并向飞轮功率调节器发送相应的控制信号，令其向能源互联网补给电能或者令其消耗能源互联网内多余电能；

频率电压调节模块，用于接受能量平衡判断模块的控制指令，调节能源子网内相应的各分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

根据所述的能源互联网的电能智能控制系统，所述能量预测单元进一步包括：

发电预测模块，用于根据各分布式电源的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量进行预测；

负荷预测模块，用于根据各本地负载的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总负荷量进行预测。

所述能量平衡控制单元进一步包括：

缺额电量补给控制模块，用于当能源互联网内电量缺额时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备进行电能补给；若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电量；若配电网无法向能源互联网补给电能或者配电网补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；

盈余电量调配控制模块，用于当能源互联网内电量盈余时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电；若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电：若分布式储能设备需要充电，启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电；若分布式储能设备不需要充电或者为分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号。

采用所述的能源互联网的分级控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：数据采集；

包括：能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

步骤2：根据各分布式电源的和本地各负载的节点电流、节点电压，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；

步骤3：判断能源互联网内的总发电量预测值与总负荷量预测值是否相等，是，则认为能源互联网内能量平衡，执行步骤7；否，则能源互联网内能量不平衡，执行步骤4；

步骤4：判断能源互联网内的总发电量预测值是否小于总负荷量预测值，是，则能源互联网内电量处于缺额状态，执行步骤5；否，则能源互联网内电量处于盈余状态，执行步骤6；

步骤5：对能源互联网进行电能补给直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤6：对能源互联网进行盈余电能调配直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤7：调节相应的能源子网内分布式电源及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

所述步骤5中对能源互联网进行电能补给，包括如下具体步骤：

步骤5.1：计算能源互联网内初始电能缺额量，即能源互联网内本地负载的总负荷量预测值W_L与分布式电源的总发电量预测值W_G的差值W_E＝W_L-W_G，并向能源互联网内各分布式储能设备发送控制信号，启动分布式储能设备对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Storage；

步骤5.2：判断分布式储能设备进行电能补给后，能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_StorageE＞0，其中W_StorageE＝W_E-W_Storage，是，则发送控制信号给配电网，令配电网对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Grid-Storage；否，则执行步骤7；

步骤5.3：配电网电能补给结束后，判断能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_{Grid-StorageE}＞0，其中W_{Grid-StorageE}＝W_StorageE-W_Grid-Storage，是，则发送控制信号给飞轮功率调节器，令其对能源互联网进行电能补给，补给电量达到W_{Grid-StorageE}时，执行步骤7；否，则执行步骤7。

所述步骤6中对能源互联网进行盈余电能调配，包括如下具体步骤：

步骤6.1：计算能源互联网内初始电能盈余量，即W_G与W_L的差值W_S＝W_G-W_L；

步骤6.2：令配电网响应其是否需要电能补给，是，则令能源互联网向配电网供电，执行步骤6.3，否，则执行步骤6.4；

步骤6.3：判断向配电网补给电能后能源互联网是否仍存在电能盈余量，即是否W_SG＞0，其中W_SG＝W_S-W_Grid，W_Grid为补给配电网的电量，是，则执行步骤6.4，否，则执行步骤7；

步骤6.4：计算能源互联网内分布式储能设备的荷电状态SOC，若SOC＝1，分布式储能设备处于满电状态，转至步骤6.6；否则，向分布式储能设备充电，并假设充电量为W_SStorage，执行步骤6.5；

步骤6.5：判断向分布式储能设备充电后能源互联网内是否仍存在电能盈余量，即是否W_SS＞0，其中若步骤6.3未执行，则W_SS＝W_S-W_SStorage，若步骤6.3得以执行，则W_SS＝W_SG-W_SStorage；是，则执行步骤6.6；否，则执行步骤7；

步骤6.6：令飞轮功率调节器消耗能源互联网内多余电能，直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7。

所述步骤7包括如下步骤：

步骤7.1：采用多智能体一致性算法计算能源子网内各设备节点频率、设备节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压的误差e_f,i、e_v,i，计算公式如下：

其中，所述设备包括能源子网内的分布式电源和本地负载；f_i(t)、f_j(t)分别为设备节点i的频率和设备节点j的频率；V_i(t)、V_j(t)分别为设备节点i的电压和设备节点j的电压；t表示时间；a_ij表示设备节点i与设备节点j之间的连接权重，若设备节点i与设备节点j之间存在连接路径，a_ij＝1，否则，a_ij＝0；f₀为能源交换机提供的频率基准值，即配电网工频；V₀为能源交换机提供的电压基准值，即配电网额定电压；

步骤7.2：利用步骤7.1中计算出的节点频率误差值e_f,i和节点电压误差值e_v,i分别计算节点频率的参考值和节点电压的参考值，计算公式如下：

其中，D_i＝1/n_i，P₀为设备节点在配电网工频下的有功功率，f_i ^*,V_i ^*分别为设备节点频率参考值和设备节点电压参考值，Y_ij为设备节点i与设备节点j之间的导纳，τ_i＞0，u_f,i(t)＝e_f,i(t)，u_v,i(t)＝e_v,i(t)；

步骤7.3：将步骤7.2算得的节点频率参考值f_i ^*、节点电压参考值V_i ^*代入能源子网内各设备均遵循的下垂控制方程中，计算各设备节点频率、设备节点电压均为参考值时对应的有功功率P_e,i、无功功率Q_e,i，采用的下垂控制方程式如下：

其中，Q₀为能源子网内各设备节点在配电网额定电压下的无功功率，m_i,n_i分别为有功-频率和无功-电压的下垂特性系数；

步骤7.4：调节能源子网内各设备节点的有功功率、无功功率直至其分别达到有功功率为P_e,i、无功功率为Q_e,i；

步骤7.5：判断能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压是否分别与配电网工频、配电网额定电压一致，若否，则重复执行步骤7.1至步骤7.5，直至能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压一致。

有益效果：本发明提出的一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法，具有以下优点：

1)本发明通过一种能源互联网结构实现大容量可再生分布式能源的安全、有效利用，一定程度上解决了当前亟待解决的能源危机、温室效应和环境污染等问题；

2)本发明通过对能源互联网的分级控制，对能源互联网内所有的分布式电源及本地负载进行合理监控及发电/负荷状态预测，利用能源路由器对能源互联网内电能进行优化协调，最大程度上保证了分布式发电系统的稳定性和较高的可再生能源利用率；

3)本发明采用多智能体一致性算法与下垂控制方法协同控制能源子网内各设备，实现能源子网内各设备节点频率与配电网工频一致，节点电压稳定，功率平衡，保证能源子网输出电能的高质量，从而实现整个能源互联网的即插即用，支撑配电网的安全、稳定运行，提高配电网的可靠性。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的能源互联网结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的能源互联网具体结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的能源互联网的分级控制系统结构示意图；

图4为本发明一种实施方式的能源互联网的分级控制方法流程图；

图5为本发明一种实施方式的能源互联网发电预测神经网络结构图；

图6为本发明一种实施方式的能源互联网预测发电量曲线；

图7为本发明一种实施方式的能源互联网负荷预测神经网络结构图；

图8为本发明一种实施方式的能源互联网预测负荷量曲线；

图9为本发明一种实施方式的能源子网内设备的频率、电压控制方法流程图；

图10为本发明一种实施方式的能源子网各节点频率曲线；

图11为本发明一种实施方式的能源子网各节点有功功率曲线；

图12为本发明一种实施方式的能源子网各节点电压曲线；

图13为本发明一种实施方式的能源子网各节点无功功率曲线；

其中，S1、配电网；S2、1#变压器；S3、2#变压器；S4、n#变压器；S5、1#总母线；S6、2#总母线；S7、n#总母线；S8、能源路由器模块；S9、1#能源路由器；S10、2#能源路由器；S11、n#能源路由器；S12、能源交换机模块；S13、1#II型能源交换机；S14、1#I型能源交换机；S15、m#II型能源交换机；S16、2#I型能源交换机；S17、n#II型能源交换机；S18、能源子网模块；S19、k#能源子网；S20、n+1#能源子网；S21、n+q#能源子网；S22、l#能源子网；S23、m#能源子网；S24、(n+s)#能源子网；S25、(n+t)#能源子网；S26、p#能源子网；S27、n#能源子网；S28、N#能源子网；S29、1#能源子网；S30、热插拔接口单元；S31、D1#热插拔接口；S32、D2#热插拔接口；S33、C1#热插拔接口；S34、C2#热插拔接口；S35、F1#热插拔接口；S36、F2#热插拔接口；S37、分布式电源单元；S38、1#分布式电源；S39、2#分布式电源；S40、分布式储能设备单元；S41、1#分布式储能设备；S42、2#分布式储能设备；S43、本地负载单元；S44、1#本地负载；S45、2#本地负载；S46、固态变压器；S47、飞轮功率调节器；S48、第一处理器；S49、第二处理器；S50、信号调制电路；S51、DSP电源管理模块；S52、寄存器模块；S53、通讯模块；S54、数据采集模块；S55、能量预测单元；S56、发电预测模块；S57、负荷预测模块；S58、能量平衡判断模块；S59、频率电压调节模块；S60、能量盈缺判断模块；S61、能量平衡控制单元；S62、缺额电量补给控制模块；S63、盈余电量调配控制模块；S64、功率状态调节模块；S65、1#子网母线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。

本实施方式的能源互联网如图1所示，包括能源路由器模块S8、能源交换机模块S12及能源子网模块S18；能源子网模块S18依次经过能源交换机模块S12和能源路由器模块S8连接配电网S1，其中，能源路由器模块S8包括n个能源路由器；能源交换机模块S12包括若干个I型能源交换机和若干个II型能源交换机；能源子网模块S18包括N个能源子网；所有能源路由器间、所有能源交换机间和所有能源子网间均相互独立；每个能源子网(如图1所示的1#能源子网S29)包括热插拔接口单元S30、分布式电源单元S37、分布式储能设备单元S40和本地负载单元S43；所述分布式电源单元S37包括至少一个分布式电源；所述分布式储能设备单元S40包括至少一个分布式储能设备；所述本地负载单元S43包括至少一个本地负载；所述热插拔接口单元S30包括与其所在能源子网中的分布式电源、分布式储能设备及本地负载的总个数相同的热插拔接口；所述热插拔接口为即插即用接口，用于实现能源子网内分布式电源、分布式储能设备及本地负载的即插即用；

在本实施方式中，能源路由器模块S8中的每个能源路由器的输入端均通过一个变压器和一段总母线连接配电网S1的输出端，如图1中配电网S1的输出端分别通过n个相互独立的变压器(如图1中的1#变压器S2、2#变压器S3，直至n#变压器S4)及n段互不相连的总母线(如图1中的1#总母线S5、2#总母线S6，直至n#总母线S7)连接能源路由器模块S8中的n个相互独立的能源路由器的输入端，如图1中的1#能源路由器S9的输入端、2#能源路由器S10的输入端和n#能源路由器S11的输入端分别通过1#总母线S5与1#变压器S2、2#总母线S6与2#变压器S3以及n#总母线S7与n#变压器S4连接配电网S1的输出端；本实施方式中的每个能源路由器均具有用于连接配电网S1的输入端、三相交流电输出端、单相交流电输出端和直流电输出端；能源路由器通过其三相交流电输出端与Bus 1或者通过其单相交流电输出端与Bus 2或者通过其直流电输出端与Bus 3来连接相应能源交换机的输入端，或者，能源路由器同时通过三相交流电输出端与Bus 1、单相交流电输出端与Bus 2和直流电输出端与Bus 3连接多个能源交换机的输入端；其中Bus 1、Bus 2和Bus 3分别为三相交流母线、单相交流母线和直流母线的一段结构。

本实施方式中能源交换机的输出端连接能源子网模块S18中相应的能源子网的输入端；本实施方式的能源交换机进一步划分为：I型能源交换机，用于控制用电类型不同的能源子网，调节各能源子网内各节点频率、节点电压，使其与配电网工频、配电网额定电压一致，变换电能形式，实现用电类型不同的能源子网间的电能传输；II型能源交换机，用于控制用电类型相同的能源子网，调节各能源子网内各节点频率、节点电压，使其分别与配电网工频、配电网额定电压一致，实现用电类型相同的能源子网间的电能传输。例如，在图1中，由1#I型能源交换机S14控制的n+1#能源子网S20的用电类型为三相交流电，而由1#I型能源交换机S14控制的n+q#能源子网S21的用电类型为单相交流电；而由1#II型能源交换机S13控制的1#能源子网S29至k#能源子网S19的用电类型均为三相交流电。

本实施方式中每个能源子网中的各分布式电源、各分布式储能设备和各本地负载均通过对应的热插拔接口和子网母线与其所属的能源子网所对应的能源交换机的输出端相连接。例如，图1所示的1#能源子网S29的分布式电源单元S37中：1#分布式电源S38的输入端通过D1#热插拔接口S31和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端，2#分布式电源S39的输入端通过D2#热插拔接口S32和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端；1#能源子网S29的分布式储能设备单元S40中：1#分布式储能设备S41的输入端通过C1#热插拔接口S33和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端、2#分布式储能设备S42的输入端通过C2#热插拔接口S34和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端；1#能源子网S29的本地负载单元S43中：1#本地负载S44的输入端通过F1#热插拔接口S35和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端、2#本地负载S45的输入端通过F2#热插拔接口S36和1#子网母线S65连接1#II型能源交换机S13的输出端。

如图2所示，以1#能源交换机S9与其所连接的1#II型能源交换机S13及其控制的1#能源子网S29为例进行说明，能源路由器进一步包括固态变压器S46、第一处理器S48和飞轮功率调节器S47，所述固态变压器：用于将配电网输出的工频交流电转换为能源互联网所需的三相交流电、单相交流电或者直流电，同时，还可以将能源互联网内三相交流电、单相交流电或者直流电转换为配电网所需的电能形式；所述第一处理器，用于采集能源互联网内各分布式电源的节点电压和节点电流、各本地负载的节点电压和节点电流、各分布式储能设备的有功功率和无功功率，并采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内达到能量平衡时，向相应的能源交换机发送频率电压调节控制指令；而当能源互联网内未达到能量平衡时，判断能源互联网处于电量盈余状态还是电量缺额状态，当能源互联网处于电量缺额状态时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备进行电能补给，若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电能，若配电网不能向能源互联网补给电能或配电网补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，启动飞轮功率调节器，令其向能源互联网补给电能；当能源互联网处于电量盈余状态时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电，若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电，若分布式储能设备需要充电，则启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电，若分布式储能设备不需要充电或者为分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，启动飞轮功率调节器，令其消耗能源互联网内多余电能；

如图2所示，本实施方式的能源交换机进一步包括固态变压器S46和第二处理器S49，所述第二处理器用于采集该能源交换机所连接的能源子网内各分布式电源及本地负载的节点频率、电压、有功功率及无功功率；接受所述频率电压调节控制指令，调节该能源交换机所连接的能源子网内分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

本实施方式的第一处理器S48和第二处理器S49，如图2所示，二者结构组成相同，均由信号调制电路S50、型号为TMS320F2407A的DSP芯片、及DSP芯片的外设DSP电源管理模块S51、寄存器模块S52和通讯模块S53构成，其中寄存器模块S52采用型号为IS61LV16416的存储器，通讯模块S53采用型号为MAX485的通讯模块。能源子网内的相应采集数据经过信号调理电路处理后送入DSP芯片。

本实施方式，提供一种能源互联网的分级控制系统，该控制系统如图3所示，包括：数据采集模块S54，用于采集能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

能量预测单元S55，用于对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测，可以进一步包括：发电预测模块S56，用于根据各分布式电源的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量进行预测；负荷预测模块S57，用于根据各本地负载的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总负荷量进行预测。

能量平衡判断模块S58，用于根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内未达到能量平衡时，向能量盈缺判断模块发送相应的控制指令，而当能源互联网内达到能量平衡时，向频率电压调节模块发送相应的控制指令；

能量盈缺判断模块S60，用于接受能量平衡判断模块发送的控制指令，判断能源互联网内电量是处于盈余状态还是缺额状态，并将判断结果发送至能量平衡控制单元；

能量平衡控制单元S61，在能源互联网内电量处于缺额状态时，发送控制信号给分布式储能设备或者配电网，令其向能源互联网进行电能补给，或者在分布式储能设备和配电网电能补给工作结束后，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；在能源互联网内电量处于盈余状态时，发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电或者为分布式储能设备充电，或者在配电网不需要电能补给和分布式储能设备满电情况下，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号；可以进一步包括：缺额电量补给控制模块S62，用于当能源互联网内电量缺额时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备进行电能补给；若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电量；若配电网补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；盈余电量调配控制模块S63，用于当能源互联网内电量盈余时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电；若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电：若分布式储能设备需要充电，启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电；否则，若分布式储能设备不需要充电或者为分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号。

功率状态调节模块S64，用于接受所述电能补给控制信号或者所述电能消耗控制信号，向飞轮功率调节器发送相应的控制信号，令其向能源互联网补给电能或者令其消耗能源互联网内多余电能；

频率电压调节模块S59，用于接受能量平衡判断模块的控制指令，调节能源子网内相应的各分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

本实施方式中，采用图3所示的能源互联网的分级控制系统的控制方法，如图4所示，包括如下具体步骤：

步骤1：数据采集；

包括：能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

将采集的电压、电流数据表示为矩阵形式，具体如下式所示：

步骤2：根据各分布式电源的和各本地负载的节点电流、节点电压，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；

本实施例中，为方便计算，分别以能源互联网与配电网连接节点处电压实测值和电流实测值为输入、以能源互联网与配电网连接节点处电压预测值及电流预测值为输出，建立神经网络模型分别如图5、图7所示，对能源互联网进行发电预测和负荷预测，得到未来3分钟内能源互联网内总发电量预测值和总负荷量预测值，分别如图6和图8所示，分别在1.5MW和2.5MW附近抖动；

步骤3：判断能源互联网内的总发电量预测值与总负荷量预测值是否相等，是，则认为能源互联网内能量平衡，执行步骤7；否，则能源互联网内能量不平衡，执行步骤4；

由上步骤可知，本实施例中总发电量预测值W_G与总负荷量预测值W_L不相等，即实施例中能源互联网内能量不平衡，本实施例接下来执行步骤4。

步骤4：判断能源互联网内的总发电量预测值是否小于总负荷量预测值，是，则能源互联网内电量处于缺额状态，执行步骤5；否，则能源互联网内电量处于盈余状态，执行步骤6；

由步骤2的结果可知，实施例中W_G﹤W_L，即实施例中能源互联网内电量处于缺额状态，本实施例应继续执行步骤5。

步骤5：对能源互联网进行电能补给直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤5.1：计算能源互联网内初始电能缺额量，即能源互联网内本地负载的总负荷量预测值W_L与分布式电源的总发电量预测值W_G的差值W_E＝W_L-W_G，并向能源互联网内各分布式储能设备发送控制信号，启动分布式储能设备对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Storage；

本实施例中，初始电能缺额量为W_E＝2.5MW-1.5MW＝1MW，分布式储能设备能够提供的电量W_Storage＝0.6MW。

步骤5.2：判断分布式储能设备进行电能补给后，能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_StorageE＞0，W_StorageE＝W_E-W_Storage，是，则发送控制信号给配电网，令配电网对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Grid-Storage；否，则执行步骤7；

由步骤5.1可知，本实施例中，分布式储能设备进行电能补给后，能源互联网内仍存在W_StorageE＝1MW-0.6MW＝0.4MW的电能缺额，配电网能够补给的电量为0.2MW。

步骤5.3：配电网电能补给结束后，判断能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_{Grid-StorageE}＞0，其中W_{Grid-StorageE}＝W_StorageE-W_Grid-Storage，是，则发送控制信号给飞轮功率调节器，令其对能源互联网进行电能补给，补给电量达到W_{Grid-StorageE}时，执行步骤7；否，则执行步骤7；

由步骤5.2可知，本实施例中，配电网电能补给后，能源互联网内仍存在W_{Grid-StorageE}＝0.4MW-0.2MW＝0.2MW的电能缺额，则应继续由飞轮功率调节器为实施例的能源互联网补给0.2MW的电能后，执行步骤7。

步骤6：对能源互联网进行盈余电能调配直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤6.1：计算能源互联网内初始电能盈余量，即W_G与W_L的差值W_S＝W_G-W_L；

步骤6.2：向配电网发送查询信号，通过配电网的响应信号判断其是否需要电能补给，是，则令能源互联网向配电网供电，执行步骤6.3，否，则执行步骤6.4；

步骤6.3：判断向配电网补给电能后能源互联网是否仍存在电能盈余量，即是否W_SG＞0，其中W_SG＝W_S-W_Grid，W_Grid为补给配电网的电量，是，则执行步骤6.4，否，则执行步骤7；

步骤6.4：计算能源互联网内分布式储能设备的荷电状态SOC，若SOC＝1，分布式储能设备处于满电状态，转至步骤6.6；否则，向分布式储能设备充电，并假设充电量为W_SStorage，执行步骤6.5；

其中当SOC＝1时，分布式储能设备处于充满电状态；

步骤6.5：判断向分布式储能设备充电后能源互联网内是否仍存在电能盈余量，即是否W_SS＞0，其中若步骤6.3未执行，则W_SS＝W_S-W_SStorage，若步骤6.3得以执行，则W_SS＝W_SG-W_SStorage；是，则执行步骤6.6；否，则执行步骤7；

步骤6.6：令飞轮功率调节器消耗能源互联网内多余电能，直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤7：调节相应的能源子网内分布式电源及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致；如图9所示，包括如下具体步骤：

本实施例中，采集的1#II型能源交换机所管辖的1#能源子网(如图1所示)内部分分布式电源的和部分本地各负载的节点频率f_i和节点电压V_i，部分分布式电源、部分分布式储能设备及部分本地负载的节点额定有功功率P₀及节点额定无功功率Q₀，如表1所示：

表1 本实施例中1#II型能源交换机所管辖的1#能源子网内设备节点参数举例

本实施例中，f₀＝50Hz为1#II型能源交换机提供的频率基准值，即为配电网工频，V₀＝220V为1#II型能源交换机提供的电压基准值，即为配电网额定电压；

步骤7.1：采用多智能体一致性算法计算能源子网内各设备节点频率、设备节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压的误差e_f,i、e_v,i，计算公式如下：

其中，所述设备包括能源子网内的分布式电源和本地负载；f_i(t)、f_j(t)分别为设备节点i的频率和设备节点j的频率；V_i、V_j(t)分别为设备节点i的电压和设备节点j的电压；a_ij表示设备节点i与设备节点j之间的连接权重，若设备节点i与设备节点j之间存在连接路径，

a_ij＝1；否则，a_ij＝0，f₀为能源交换机提供的频率基准值，即配电网工频，V₀为能源交换机提供的电压基准值，即配电网额定电压；

步骤7.2：利用步骤7.1中计算出的节点频率误差值e_f,i和节点电压误差值e_v,i分别计算设备节点频率的参考值和设备节点电压的参考值，计算公式如下：

其中，D_i＝1/n_i，P₀为设备节点在配电网工频下的有功功率，f_i ^*,V_i ^*分别为设备节点频率参考值和设备节点电压参考值，Y_ij为设备节点i与设备节点j之间的导纳，τ_i＞0，u_f,i(t)＝e_f,i(t)，u_v,i(t)＝e_v,i(t)；

步骤7.3：将步骤7.2算得的节点频率参考值f_i ^*、节点电压参考值V_i ^*代入能源子网内各设备均遵循的下垂控制方程中，计算各设备节点频率、设备节点电压均为参考值时对应的有功功率P_e，i、无功功率Q_e，i，采用的下垂控制方程式如下：

其中，Q₀为能源子网内各设备节点在配电网额定电压下的无功功率，m_i,n_i分别为有功-频率和无功-电压的下垂特性系数；

步骤7.4：调节能源子网内各设备节点的有功功率、无功功率直至其分别达到有功功率为P_e,i、无功功率为Q_e,i；

步骤7.5：判断能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压是否分别与配电网工频、配电网额定电压一致，若否，则重复执行步骤7.1至步骤7.5，直至能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压一致。

本实施例中，对能源互联网中1#II型能源交换机所管辖的1#能源子网执行上述频率电压调节方法，各节点频率、有功功率、电压及无功功率的变化情况如图10、图11、图12及图13所示，1#能源子网内各设备运行14s后，各节点频率与配电网工频一致，运行24s后，各节点电压与配电网额定电压一致，此时，1#能源子网内各设备均运行在额定功率下，1#能源子网能够安全稳定运行。

Claims (10)

1.一种能源互联网，特征在于：包括能源路由器模块、能源交换机模块和能源子网模块；

所述能源路由器模块，包括至少一个能源路由器；所述能源交换机模块，包括至少一个能源交换机；所述能源子网模块包括至少一个能源子网；所有能源路由器间、所有能源交换机间和所有能源子网间均相互独立；所述能源路由器的输入端接入配电网，所述能源路由器的输出端连接一个所述能源交换机的输入端或者同时与多个所述能源交换机的输入端相连接；所述能源交换机的输出端连接一个能源子网或者同时连接多个能源子网；

所述能源子网包括至少一个分布式电源、至少一个分布式储能设备以及至少一个本地负载；所述分布式电源、所述分布式储能设备和所述本地负载均与其所属的能源子网所对应的能源交换机的输出端相连接；

所述能源路由器进一步包括：第一处理器及飞轮功率调节器，其中第一处理器，用于采集能源互联网内各分布式电源的节点电压和节点电流、本地各负载的节点电压和节点电流、各分布式储能设备的有功功率和无功功率，并采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内达到能量平衡时，向相应的能源交换机发送频率电压调节控制指令；而当能源互联网内未达到能量平衡时，判断能源互联网处于电量盈余状态还是电量缺额状态，当能源互联网处于电量缺额状态时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备对能源互联网进行电能补给，若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电能，若配电网不能向能源互联网补给电能或配电网补给电能工作结束后，能源互联网仍处于电量缺额状态时，启动飞轮功率调节器，令其向能源互联网补给电能；当能源互联网处于电量盈余状态时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电，若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电，若分布式储能设备需要充电，则启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电，若分布式储能设备不需要充电或者向分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，启动飞轮功率调节器，令其消耗能源互联网内多余电能；

所述能源交换机进一步包括：第二处理器，用于采集该能源交换机所连接的能源子网内各分布式电源及本地负载的节点频率、电压、有功功率及无功功率；接受所述频率电压调节控制指令，调节该能源交换机所连接的能源子网内分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

2.根据权利要求1所述的能源互联网，其特征在于，所述分布式电源、所述分布式储能设备和所述本地负载均通过热插拔接口与其所属的能源子网所对应的能源交换机的输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的能源互联网，其特征在于，所述能源交换机，进一步划分为：

I型能源交换机，用于控制不同用电类型的能源子网；

II型能源交换机，用于控制相同用电类型的能源子网。

4.一种能源互联网的分级控制系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

能量预测单元，用于对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；

能量平衡判断模块，用于根据发电量预测值和负荷量预测值判断能源互联网内是否达到能量平衡，当能源互联网内未达到能量平衡时，向能量盈缺判断模块发送相应的控制指令，而当能源互联网内达到能量平衡时，向频率电压调节模块发送相应的控制指令；

能量盈缺判断模块，用于接受能量平衡判断模块发送的控制指令，判断能源互联网内电量是处于盈余状态还是缺额状态，并将判断结果发送至能量平衡控制单元；

能量平衡控制单元，在能源互联网内电量处于缺额状态时，发送控制信号给分布式储能设备或者配电网，令其向能源互联网进行电能补给，或者在分布式储能设备和配电网电能补给工作结束后，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；在能源互联网内电量处于盈余状态时，发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电或者为分布式储能设备充电，或者在配电网不需要电能补给和分布式储能设备满电情况下，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号；

功率状态调节模块，用于接受所述电能补给控制信号或者所述电能消耗控制信号，向飞轮功率调节器发送相应的控制信号，令其向能源互联网补给电能或者令其消耗能源互联网内多余电能；

频率电压调节模块，用于接受能量平衡判断模块的控制指令，调节能源子网内相应的各分布式电源的及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

5.根据权利要求4所述的能源互联网的分级控制系统，其特征在于，所述能量预测单元进一步包括：

发电预测模块，用于根据各分布式电源的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量进行预测；

负荷预测模块，用于根据各本地负载的节点电压和节点电流，采用神经网络方法对能源互联网内的总负荷量进行预测。

6.根据权利要求4所述的能源互联网的分级控制系统，其特征在于，所述能量平衡控制单元进一步包括：

缺额电量补给控制模块，用于当能源互联网内电量缺额时，首先发送控制信号给分布式储能设备，启动分布式储能设备进行电能补给；若分布式储能设备补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，发送控制信号给配电网，令配电网向能源互联网补给电量；若配电网无法向能源互联网补给电能或者配电网补给电能工作结束后，能源互联网内电量仍为缺额状态时，向功率状态调节模块发送电能补给控制信号；

盈余电量调配控制模块，用于当能源互联网内电量盈余时，首先发送控制信号给分布式电源，令其向配电网供电；若配电网不需要电能补给或者为配电网补给电能工作结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，令分布式储能设备响应其是否需要充电：若分布式储能设备需要充电，启动分布式储能设备，为分布式储能设备充电；若分布式储能设备不需要充电或者为分布式储能设备充电结束后，能源互联网内仍存在剩余电能，向功率状态调节模块发送电能消耗控制信号。

7.采用权利要求4所述的能源互联网的分级控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：数据采集；

包括：能源互联网内各分布式电源的和本地各负载的节点频率、节点电压、节点电流、有功功率及无功功率；各分布式储能设备的有功功率及无功功率；

步骤2：根据各分布式电源的和各本地负载的节点电流、节点电压，采用神经网络方法对能源互联网内的总发电量和总负荷量进行预测；

步骤3：判断能源互联网内的总发电量预测值与总负荷量预测值是否相等，是，则认为能源互联网内能量平衡，执行步骤7；否，则能源互联网内能量不平衡，执行步骤4；

步骤4：判断能源互联网内的总发电量预测值是否小于总负荷量预测值，是，则能源互联网内电量处于缺额状态，执行步骤5；否，则能源互联网内电量处于盈余状态，执行步骤6；

步骤5：对能源互联网进行电能补给直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤6：对能源互联网进行盈余电能调配直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7；

步骤7：调节相应的能源子网内分布式电源及本地负载的节点频率和节点电压，使得各节点频率与配电网工频一致，各节点电压与配电网额定电压一致。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤5中对能源互联网进行电能补给，包括如下具体步骤：

步骤5.1：计算能源互联网内初始电能缺额量，即能源互联网内本地负载的总负荷量预测值W_L与分布式电源的总发电量预测值W_G的差值W_E＝W_L-W_G，并向能源互联网内各分布式储能设备发送控制信号，启动分布式储能设备对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Storage；

步骤5.2：判断分布式储能设备进行电能补给后，能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_StorageE＞0，其中W_StorageE＝W_E-W_Storage，是，则发送控制信号给配电网，令配电网对能源互联网进行电能补给，假设补给电量为W_Grid-Storage；否，则执行步骤7；

步骤5.3：配电网电能补给结束后，判断能源互联网内是否仍存在电能缺额，即是否W_{Grid-StorageE}＞0，其中W_{Grid-StorageE}＝W_StorageE-W_Grid-Storage，是，则发送控制信号给飞轮功率调节器，令其对能源互联网进行电能补给，补给电量达到W_{Grid-StorageE}时，执行步骤7；否，则执行步骤7。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤6中对能源互联网进行盈余电能调配，包括如下具体步骤：

步骤6.1：计算能源互联网内初始电能盈余量，即W_G与W_L的差值W_S＝W_G-W_L，其中，W_G表示总发电量预测值，W_L表示总负荷量预测值；

步骤6.2：令配电网响应其是否需要电能补给，是，则令能源互联网向配电网供电，执行步骤6.3，否，则执行步骤6.4；

步骤6.3：判断向配电网补给电能后能源互联网是否仍存在电能盈余量，即是否W_SG＞0，其中W_SG＝W_S-W_Grid，W_Grid为补给配电网的电量，是，则执行步骤6.4，否，则执行步骤7；

步骤6.4：计算能源互联网内分布式储能设备的荷电状态SOC，若SOC＝1，分布式储能设备处于满电状态，转至步骤6.6；否则，向分布式储能设备充电，并假设充电量为W_SStorage，执行步骤6.5；

步骤6.5：判断向分布式储能设备充电后能源互联网内是否仍存在电能盈余量，即是否W_SS＞0，其中若步骤6.3未执行，则W_SS＝W_S-W_SStorage，若步骤6.3得以执行，则W_SS＝W_SG-W_SStorage；是，则执行步骤6.6；否，则执行步骤7；

步骤6.6：令飞轮功率调节器消耗能源互联网内多余电能，直至能源互联网内能量平衡，执行步骤7。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤7包括如下步骤：

步骤7.1：采用多智能体一致性算法计算能源子网内各设备节点频率、设备节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压的误差e_f，i、e_v，i，计算公式如下：

$\begin{array}{c}{a}_{f,i}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{ij}\[f_i\left(t\right)-f_j\left(t\right)\]+\[f_i\left(t\right)-f_0\left(t\right)\]\\ a_{v,i}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{ij}\[V_i\left(t\right)-V_j\left(t\right)\]+\[V_i\left(t\right)-V_0\left(t\right)\]\end{array}---\left(1\right)$

其中，所述设备包括能源子网内的分布式电源和本地负载；f_i(t)、f_j(t)分别为设备节点i的频率和设备节点j的频率；V_i(t)、V_j(t)分别为设备节点i的电压和设备节点j的电压；t表示时间；a_ij表示设备节点i与设备节点j之间的连接权重，若设备节点i与设备节点j之间存在连接路径，a_ij＝1，否则，a_ij＝0；f₀为能源交换机提供的频率基准值，即配电网工频；V₀为能源交换机提供的电压基准值，即配电网额定电压；

步骤7.2：利用步骤7.1中计算出的节点频率误差值e_f，i和节点电压误差值e_v，i分别计算节点频率的参考值和节点电压的参考值，计算公式如下：

$\begin{array}{c}{D}_i\left(P\right){\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_i=P_0-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n{V}_i{V}_j\left|Y_{ij}\right|\sin (f_i-f_j)+u_{f,i}\left(t\right)\\ {\mathrm{\τ}}_i{\stackrel{\·}{E}}_i-{\tilde{C}}_i(V_i-V_i^{*})+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n{V}_i{V}_j\left|Y_{ij}\right|\cos (f_i-f_j)+u_{v,i}\left(t\right)\end{array}---\left(2\right)$

其中，u_f，i(t)＝e_f，i(t)，u_v，i(t)＝e_v，i(t)；D_i＝1/n_i，P₀为设备节点在配电网工频下的有功功率，分别为设备节点频率参考值和设备节点电压参考值，Y_ij为设备节点i与设备节点j之间的导纳，

步骤7.3：将步骤7.2算得的节点频率参考值f_i ^*、节点电压参考值V_i ^*代入能源子网内各设备均遵循的下垂控制方程中，计算各设备节点频率、设备节点电压均为参考值时对应的有功功率P_e，i、无功功率Q_e，i、采用的下垂控制方程式如下：

$\begin{array}{c}{f}_i^{*}=f_0-m_i(P_{e,i}-P_0)\\ V_i^{*}=V_0-n_i(Q_{e,i}-Q_0)\end{array}---\left(3\right)$

其中，Q₀为能源子网内各设备节点在配电网额定电压下的无功功率，m_i，n_i分别为有功-频率和无功-电压的下垂特性系数；

步骤7.4：调节能源子网内各设备节点的有功功率、无功功率直至其分别达到有功功率为P_e，i、无功功率为Q_e，i；

步骤7.5：判断能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压是否分别与配电网工频、配电网额定电压一致，若否，则重复执行步骤7.1至步骤7.5，直至能源子网内各设备节点的节点频率、节点电压分别与配电网工频、配电网额定电压一致。