CN110380398B - 一种直流微电网功率分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流微电网功率分配方法和系统，属于电气工程技术领域，其中方法包括：根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵，利用邻接矩阵计算平均电压观测值，进而得到底层功率下垂控制，用于进行下垂控制，利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。本发明实现了完全分布式的直流微电网功率经济分配，不会受到单点故障的影响，直流微电网稳定性较好。

Description

一种直流微电网功率分配方法和系统

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种直流微电网功率分配方法和系统。

背景技术

微电网被认为是将分布式能源集成到电力系统中的有效解决方案。微电网主要包括分布式能源，如分布式发电机，包含风电光伏的可再生能源，储能系统和负载。与交流微电网相比，直流微电网不需要频率调节和无功功率控制，从而减少了控制的复杂性并降低了系统损耗。直流微电网具有并网运行与孤网运行两种模式。在孤网模式下，对于微网的保持发电和负荷之间的功率平衡十分重要。由于微网中分布式能源功率以及负荷的变化，需要不断的调整系统中可控源的功率来保障系统稳定。功率经济分配问题是电力系统最优运行中的一个基本问题。经济分配的目的是通过有效协调包括发电和负载在内的可调度单元来最小化发电成本或最大化社会效益。

传统的功率分配方法使用集中式控制策略，需要采集系统中所有功率单元的信息来计算最优功率分配值。但是集中式控制更容易受到单点故障的影响，系统稳定性较差。同时，随着分布式电源的增加也使得微电网更加分散。因此，传统的集中式控制不再适用。

由此可见，现有技术存在容易受到单点故障的影响、系统稳定性较差的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流微电网功率分配方法和系统，由此解决现有技术存在容易受到单点故障的影响、系统稳定性较差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流微电网功率分配方法，所述直流微电网包括多个可控功率单元，包括如下步骤：

(1)根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵D，根据k时刻各可控功率单元的变流器出口电压和邻接矩阵D，得到k时刻各可控功率单元的平均电压观测值；

(2)利用k时刻各可控功率单元的平均电压观测值计算下垂控制的电压参考值，利用下垂控制的电压参考值进行底层功率下垂控制，利用底层功率下垂控制对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制；

(3)利用各可控功率单元成本参数和k时刻虚拟功率指令计算k时刻各可控功率单元的边际成本；

(4)利用k时刻各可控功率单元及其相邻单元的边际成本计算k时刻边际成本调整量；

(5)利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；

(6)根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值，并计算限幅对功率指令值的调整量；

(7)利用k+1时刻功率指令值以及k和k+1时刻可控功率单元的相邻单元限幅对功率指令值的调整量计算得到k+1时刻虚拟功率指令；

(8)当k＝1时，k时刻虚拟功率指令为变流器功率，当k＞1时，利用k+1时刻虚拟功率指令更新k时刻虚拟功率指令后进入步骤(3)，当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。

进一步地，邻接矩阵D为：

D＝[d_ij]

其中，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，n_i是可控功率单元i与其相邻单元连通的节点数，n_j是可控功率单元j与其相邻单元连通的节点数，ε为常数，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

进一步地，k时刻各可控功率单元的平均电压观测值为：

其中，v_avgi(k)为k时刻可控功率单元i的平均电压观测值，v_oi(k)为k时刻可控功率单元i的变流器出口电压。

进一步地，步骤(2)包括：

利用k时刻可控功率单元i的平均电压观测值v_avgi(k)计算下垂控制的电压参考值v_refi：

其中，

是变流器出口电压v_oi的离散采样间隔初始时刻的值，V_ref是母线电压恒定参考值；

将可控功率单元i的功率参考值P_refi和变流器输出功率P_oi做差后与下垂系数R_di相乘得到结果，将下垂控制的电压参考值v_refi与结果做差后得到电压参考值V′_refi；获取可控功率单元i的实测电压v_oi，将可控功率单元i的实测电压v_oi与电压参考值V′_refi做差，得到电压V″_refi；对电压V″_refi进行比例积分运算，得到变换器的电感电流参考值i_refi；获取变换器的电感电流实测值i_L1，并将变换器的电感电流实测值i_L1与电感电流参考值i_refi做差后，对做差所得的结果进行比例积分运算，并将比例积分运算的运算结果与三角载波比较，得到互补的调制信号s₁和调制信号s₂，用于对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制。

进一步地，k时刻各可控功率单元的边际成本为：

λ_i(k)＝2a_i×P_vi(k)+b_i

其中，a_i、b_i分别为可控功率单元i的第一成本参数、第二成本参数，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本。

进一步地，k时刻边际成本调整量为：

其中，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

进一步地，k+1时刻功率指令值为：

P_i(k+1)＝P_vi(k)+αΔλ_i(k)

其中，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，α为调整系数，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量。

进一步地，步骤(6)包括：

根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值P_i(k+1)进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值P_limi(k+1)，并计算限幅对功率指令值的调整量ΔP_limi(k+1)：

ΔP_limi(k+1)＝P_i(k+1)-P_limi(k+1)

其中，P_i ^max、P_i ^min分别是输出功率上、下限。

进一步地，k+1时刻虚拟功率指令为：

其中，P_vi(k+1)为k+1时刻虚拟功率指令，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，ΔP_limj(k+1)和ΔP_limj(k)分别为k+1时刻和k时刻相邻单元j限幅对功率指令值的调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

按照本发明的另一方面，提供了一种直流微电网功率分配系统，所述直流微电网包括多个可控功率单元，包括如下模块：

平均电压观测值计算模块，用于根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵D，根据k时刻各可控功率单元的变流器出口电压和邻接矩阵D，得到k时刻各可控功率单元的平均电压观测值；

下垂控制模块，用于利用k时刻各可控功率单元的平均电压观测值计算下垂控制的电压参考值，利用下垂控制的电压参考值进行底层功率下垂控制，利用底层功率下垂控制对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制；

边际成本计算模块，用于利用各可控功率单元成本参数和k时刻虚拟功率指令计算k时刻各可控功率单元的边际成本；

边际成本调整量计算模块，用于利用k时刻各可控功率单元及其相邻单元的边际成本计算k时刻边际成本调整量；

功率分配模块，用于利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；

限幅模块，用于根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值，并计算限幅对功率指令值的调整量；

虚拟功率指令计算模块，用于利用k+1时刻功率指令值以及k和k+1时刻可控功率单元的相邻单元限幅对功率指令值的调整量计算得到k+1时刻虚拟功率指令；

最优功率分配方案获取模块，用于当k＝1时，k时刻虚拟功率指令为变流器功率，当k＞1时，利用k+1时刻虚拟功率指令更新k时刻虚拟功率指令，当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明所提供的功率经济分配方法，通过分布式控制实现了系统中经济的最优分配，只需要各可控功率单元及其相邻单元交换信息即可实现全局最优，而不需要构建集中控制器采集全局信息；因此不会受到单点故障的影响，直流微电网稳定性较好。

(2)本发明通过计算下垂控制的电压参考值，进而对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配，使得本发明直流微电网中各可控功率单元具有两层控制，具有下垂控制和功率分配双重功能，在维持了直流微电网的稳定的同时提高了最优经济分配的稳定性。

(3)本发明为消除功率限幅影响，计算虚拟功率指令并进一步计算各可控功率单元边际成本；为在进行功率分配的同时对母线电压进行调节，计算各可控功率单元对平均电压的观测值；使用平均电压观测值调整下垂控制的参考电压。本发明实现了完全分布式的直流微电网功率经济分配，消除了各可控功率单元功率限幅带来的影响，在保证直流微电网功率平衡的同时能够对母线电压进行调节。

(4)所提供的直流微电网功率经济分配方法，根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系即通信拓扑构造邻接矩阵，能够灵活适应直流微电网通信拓扑结构的变化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流微电网示意图；

图2是本发明实施例提供的直流微电网的通信拓扑；

图3是本发明实施例提供的直流微电网功率分配方法示意图；

图4(a)是本发明实施例提供的考虑限幅时各可控功率单元功率输出示意图；

图4(b)是本发明实施例提供的考虑限幅时不平衡功率变化情况的示意图；

图5是本发明实施例提供的不可控功率源的波动情况示意图；

图6(a)是本发明实施例提供的功率变化时各可控功率单元功率输出示意图；

图6(b)是本发明实施例提供的功率变化时各可控功率单元功率变流器出口电压变化示意图；

图7是本发明实施例提供的功率分配方法与集中式控制的收益比较图；

图8(a)是本发明实施例提供的DG1和DG2之间通信失败示意图；

图8(b)是本发明实施例提供的DG1两侧通信失败示意图；

图9是本发明实施例提供的通信拓扑变化时功率分配方法功率的控制效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1所示为包含新能源发电、传统内燃机、蓄电池储能以及负载的400V低压直流微电网系统，每个功率单元接DC/DC或AC/DC变换器接入直流母线。图2所示为可控源的通信拓扑结构，可控源包括三台柴油机/燃气轮机，一个蓄电池储能以及两个可调负荷。可控源的参数如表1所示：

表1

	a<sub>i</sub>(￥/kw<sup>2</sup>/h)	b<sub>i</sub>(￥kw/h)	P<sub>max</sub>	P<sub>min</sub>
					DG1	0.124	3.60	50	15
DG2	0.160	2.25	40	10
					DG3	0.150	3.25	40	10
Battery	0.400	4.50	25	-25
					Loadl	0.144	8.25	-10	-70
Load2	0.132	7.20	-10	-70

表1中a_i、b_i分别为可控功率单元i的第一成本参数、第二成本参数，P_max、P_min分别是输出功率上、下限，DG1、DG2和DG3分别表示3个可控功率单元，Battery表示电源，Load1和Load2分别表示两个负载。

对于上述系统而言，本发明实施例所提供的直流微电网功率分配方法的控制目标是，采用分布式控制实现系统中经济的最优分配，只需要相邻单元交换信息即可实现全局最优，而不需要构建集中控制器采集全局信息。同时在考虑功率单元输出约束的情况下，依然可以保证系统功率平衡，实现最优经济分配，并且可以实现母线电压调节，维持直流微电网的电压稳定。

如图3所示，一种直流微电网功率分配方法，所述直流微电网包括多个可控功率单元，包括如下步骤：

(1)根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵D，根据k时刻各可控功率单元的变流器出口电压和邻接矩阵D，得到k时刻各可控功率单元的平均电压观测值；

(2)利用k时刻各可控功率单元的平均电压观测值计算下垂控制的电压参考值，利用下垂控制的电压参考值进行底层功率下垂控制，利用底层功率下垂控制对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制；

(3)利用各可控功率单元成本参数和k时刻虚拟功率指令计算k时刻各可控功率单元的边际成本；

(4)利用k时刻各可控功率单元及其相邻单元的边际成本计算k时刻边际成本调整量；

(5)利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；

(6)根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值，并计算限幅对功率指令值的调整量；

(7)利用k+1时刻功率指令值以及k和k+1时刻可控功率单元的相邻单元限幅对功率指令值的调整量计算得到k+1时刻虚拟功率指令；

(8)当k＝1时，k时刻虚拟功率指令为变流器功率，当k＞1时，利用k+1时刻虚拟功率指令更新k时刻虚拟功率指令后进入步骤(3)，当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。

进一步地，邻接矩阵D为：

D＝[d_ij]

其中，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，n_i是可控功率单元i与其相邻单元连通的节点数，n_j是可控功率单元j与其相邻单元连通的节点数，ε为常数，ε是一个很小的数值，对于复杂大系统，ε可以设为零，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

进一步地，k时刻各可控功率单元的平均电压观测值为：

其中，v_avgi(k)为k时刻可控功率单元i的平均电压观测值，v_oi(k)为k时刻可控功率单元i的变流器出口电压。

进一步地，步骤(2)包括：

利用k时刻可控功率单元i的平均电压观测值v_avgi(k)计算下垂控制的电压参考值v_refi：

其中，

是变流器出口电压v_oi的离散采样间隔初始时刻的值，V_ref是母线电压恒定参考值；

将可控功率单元i的功率参考值P_refi和变流器输出功率P_oi做差后与下垂系数R_di相乘得到结果，将下垂控制的电压参考值v_refi与结果做差后得到电压参考值V′_refi；获取可控功率单元i的实测电压v_oi，将可控功率单元i的实测电压v_oi与电压参考值V′_refi做差，得到电压V″_refi；对电压V″_refi进行比例积分运算，得到变换器的电感电流参考值i_refi；获取变换器的电感电流实测值i_L1，并将变换器的电感电流实测值i_L1与电感电流参考值i_refi做差后，对做差所得的结果进行比例积分运算，并将比例积分运算的运算结果与三角载波比较，得到互补的调制信号s₁和调制信号s₂，用于对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制。

进一步地，k时刻各可控功率单元的边际成本为：

λ_i(k)＝2a_i×P_vi(k)+b_i

其中，a_i、b_i分别为可控功率单元i的第一成本参数、第二成本参数，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本。

进一步地，k时刻边际成本调整量为：

其中，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

进一步地，k+1时刻功率指令值为：

P_i(k+1)＝P_vi(k)+αΔλ_i(k)

其中，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，α为调整系数，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量。

进一步地，步骤(6)包括：

根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值P_i(k+1)进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值P_limi(k+1)，并计算限幅对功率指令值的调整量ΔP_limi(k+1)：

ΔP_limi(k+1)＝P_i(k+1)-P_limi(k+1)

其中，P_i ^max、P_i ^min分别是输出功率上、下限。

进一步地，k+1时刻虚拟功率指令为：

其中，P_vi(k+1)为k+1时刻虚拟功率指令，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，ΔP_limj(k+1)和ΔP_limj(k)分别为k+1时刻和k时刻相邻单元j限幅对功率指令值的调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

基于表1中系统参数以及图2中通信拓扑在PSCAD/EMTDC平台中构建直流微电网系统对本发明实施例的控制方法性能进行验证，其中系数α＝-9。

图4(a)和图4(b)是考虑系统中可控功率单元存在功率限幅时的，验证功率经济分配方法控制效果。其中DG2的功率限制为30kw。图4(a)中DG2功率值在整个迭代过程中由于受到限幅影响，始终保持在30kw。受到限幅影响，图4(b)中初始时刻显示不平衡功率ΔP不为零。此时所提虚拟功率P_vi发挥作用，将收敛过程和功率平衡过程隔开。同时由未受限单元补充功率，图4(b)中不平衡功率ΔP在10次迭代作用迅速归零，恢复功率平衡。在整个过程中，所有功率单元边际成本逐渐趋于一致。

图5是不可控功率源的波动情况示意图，图6(a)和图6(b)是考虑系统中不可控功率单元存在如图5所示波动的情况下，验证功率经济分配方法和电压调节方法的控制性能。图6(a)中可知各个单元根据系统的功率波动调整出力以实现经济最优，其中Load1/Load2功率为正，表示在吸收功率，其余单元功率为正则表示释放功率。在图6(b)中显示各功率单元输出电压波动不大，在±1％以内，保证了系统的电压稳定。各个单元的实测边际成本λ，基本保持一致，并随功率波动变化，说明功率分配方法发挥作用，实时收敛于最优经济点。

图7是分布式控制方法与集中式控制方法的收益比较。两条曲线基本重合，即分布式方法具有近乎相同的控制效果。

图8(a)是DG1和DG2之间通信失败示意图，图8(b)是DG1两侧通信失败示意图；图9是验证本发明实施例中的功率经济分配方法对通信拓扑变化的适应性，假设通信拓扑存在图8(a)和图8(b)所示的两组不同程度的通信故障。第一组中，在20s时断开DG1/DG2之间的通信连接；第二组中，在20s时同时断开DG1/DG2以及DG1/Load1之间的通信。第一组中当断开了DG1/DG2之间的通信时，系统仍然处于全连通状态，因此从图9中可以看出，系统在20s前后DG1功率与无通信故障时基本一致，处于最优经济点，内部所有单元边际成本收敛到一致。第二组中同时断开DG1两侧的通信链路后，DG1不再通过分布式方法与响铃节点交换功率信息，也不再接受新的功率指令，仅由底层下垂控制进行功率分配，因而图9中显示此时DG1的功率保持在断开前的功率值。在新的通信拓扑下，其余单元依旧交换信息，边际成本一致，工作在最优经济功率点。证明本发明实施例中的功率分配方法可以适应通信拓扑变化的情况。

总体而言，本发明采用分布式方法实现了直流微电网的功率经济分配，不需要构建集中控制器。在考虑系统功率限幅的情况下，依然可以保持系统的功率平衡，并且对变流器电压进行调节维持了直流母线电压的稳定。在系统通信拓扑变化的情况下，本发明提供的功率经济分配方法依旧可以发挥作用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流微电网功率分配方法，所述直流微电网包括多个可控功率单元，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵D，根据k时刻各可控功率单元的变流器出口电压和邻接矩阵D，得到k时刻各可控功率单元的平均电压观测值；

(2)利用k时刻各可控功率单元的平均电压观测值计算下垂控制的电压参考值，利用下垂控制的电压参考值进行底层功率下垂控制，利用底层功率下垂控制对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制；

(3)利用各可控功率单元成本参数和k时刻虚拟功率指令计算k时刻各可控功率单元的边际成本；

(4)利用k时刻各可控功率单元及其相邻单元的边际成本计算k时刻边际成本调整量；

(5)利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；

(6)根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值，并计算限幅对功率指令值的调整量；

(7)利用k+1时刻功率指令值以及k和k+1时刻可控功率单元的相邻单元限幅对功率指令值的调整量计算得到k+1时刻虚拟功率指令；

(8)当k＝1时，k时刻虚拟功率指令为变流器功率，当k＞1时，利用k+1时刻虚拟功率指令更新k时刻虚拟功率指令后进入步骤(3)，当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。

2.如权利要求1所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述邻接矩阵D为：

D＝[d_ij]

其中，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，n_i是可控功率单元i与其相邻单元连通的节点数，n_j是可控功率单元j与其相邻单元连通的节点数，ε为常数，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

3.如权利要求2所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述k时刻各可控功率单元的平均电压观测值为：

其中，v_avgi(k)为k时刻可控功率单元i的平均电压观测值，v_oi(k)为k时刻可控功率单元i的变流器出口电压。

4.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

利用k时刻可控功率单元i的平均电压观测值v_avgi(k)计算下垂控制的电压参考值v_refi：

其中，

是变流器出口电压v_oi的离散采样间隔初始时刻的值，V_ref是母线电压恒定参考值；

将可控功率单元i的功率参考值P_refi和变流器输出功率P_oi做差后与下垂系数R_di相乘得到结果，将下垂控制的电压参考值v_refi与结果做差后得到电压参考值V′_refi；获取可控功率单元i的实测电压v_oi，将可控功率单元i的实测电压v_oi与电压参考值V′_refi做差，得到电压V″_refi；对电压V″_refi进行比例积分运算，得到变换器的电感电流参考值i_refi；获取变换器的电感电流实测值i_L1，并将变换器的电感电流实测值i_L1与电感电流参考值i_refi做差后，对做差所得的结果进行比例积分运算，并将比例积分运算的运算结果与三角载波比较，得到互补的调制信号s₁和调制信号s₂，用于对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制。

5.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述k时刻各可控功率单元的边际成本为：

λ_i(k)＝2a_i×P_vi(k)+b_i

其中，a_i、b_i分别为可控功率单元i的第一成本参数、第二成本参数，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本。

6.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述k时刻边际成本调整量为：

其中，λ_i(k)为k时刻可控功率单元i的边际成本，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

7.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述k+1时刻功率指令值为：

P_i(k+1)＝P_vi(k)+αΔλ_i(k)

其中，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，P_vi(k)为k时刻虚拟功率指令，α为调整系数，Δλ_i(k)为k时刻边际成本调整量。

8.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：

根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值P_i(k+1)进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值P_limi(k+1)，并计算限幅对功率指令值的调整量ΔP_limi(k+1)：

ΔP_limi(k+1)＝P_i(k+1)-P_limi(k+1)

其中，

分别是输出功率上、下限。

9.如权利要求1-3任一所述的一种直流微电网功率分配方法，其特征在于，所述k+1时刻虚拟功率指令为：

其中，P_vi(k+1)为k+1时刻虚拟功率指令，P_i(k+1)为k+1时刻功率指令值，ΔP_limj(k+1)和ΔP_limj(k)分别为k+1时刻和k时刻相邻单元j限幅对功率指令值的调整量，N_i表示可控功率单元i的相邻单元集合，d_ij为邻接矩阵D中的一个元素。

10.一种直流微电网功率分配系统，所述直流微电网包括多个可控功率单元，其特征在于，包括如下模块：

平均电压观测值计算模块，用于根据各可控功率单元与其相邻单元之间的连接关系构造邻接矩阵D，根据k时刻各可控功率单元的变流器出口电压和邻接矩阵D，得到k时刻各可控功率单元的平均电压观测值；

下垂控制模块，用于利用k时刻各可控功率单元的平均电压观测值计算下垂控制的电压参考值，利用下垂控制的电压参考值进行底层功率下垂控制，利用底层功率下垂控制对直流微电网中的各可控功率单元进行下垂控制；

边际成本计算模块，用于利用各可控功率单元成本参数和k时刻虚拟功率指令计算k时刻各可控功率单元的边际成本；

边际成本调整量计算模块，用于利用k时刻各可控功率单元及其相邻单元的边际成本计算k时刻边际成本调整量；

功率分配模块，用于利用k时刻边际成本调整量以及k时刻虚拟功率指令计算k+1时刻功率指令值，利用k+1时刻功率指令值对直流微电网中的各可控功率单元进行功率分配；

限幅模块，用于根据各可控功率单元的工作范围对k+1时刻功率指令值进行限幅计算，得到限幅后的功率指令值，并计算限幅对功率指令值的调整量；

虚拟功率指令计算模块，用于利用k+1时刻功率指令值以及k和k+1时刻可控功率单元的相邻单元限幅对功率指令值的调整量计算得到k+1时刻虚拟功率指令；

最优功率分配方案获取模块，用于当k＝1时，k时刻虚拟功率指令为变流器功率，当k＞1时，利用k+1时刻虚拟功率指令更新k时刻虚拟功率指令，当k+1时刻虚拟功率指令收敛时，得到直流微电网中的各可控功率单元的最优功率分配方案。

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