CN110649605A - 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法 - Google Patents

一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110649605A
CN110649605A CN201910920063.1A CN201910920063A CN110649605A CN 110649605 A CN110649605 A CN 110649605A CN 201910920063 A CN201910920063 A CN 201910920063A CN 110649605 A CN110649605 A CN 110649605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
generation unit
distributed
ith
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910920063.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110649605B (zh
Inventor
陈刚
李志勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201910920063.1A priority Critical patent/CN110649605B/zh
Publication of CN110649605A publication Critical patent/CN110649605A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110649605B publication Critical patent/CN110649605B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，属于智能电网控制领域，包括：分布式发电单元利用通信网络获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地信息和获得的信息，局部控制器的经济调度模块计算最优有功发电参考；对于主发电单元，其局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；对于从发电单元，其局部控制器的经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；分布式发电装置对各自的控制信号进行响应。本发明解决了多主多从型的孤岛微电网在一般发电成本函数和单向通信连接网络下的分布式控制，实现微电网的频率运行在额定值且总发电成本最小。

Description

一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法
技术领域
本发明属于智能电网控制领域，涉及一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法。
背景技术
微电网作为智能电网的关键组成部分，对提高供电可靠性、开发可再生能源、偏远地区供电等具有重要意义。微电网是指由分布式发电、局部负荷、储能设备、监控保护装置等形成的小型电力系统。微电网既可以连接到传统大电网进行并网运行，也可以脱离大电网进行孤岛运行。孤岛微电网的主要控制任务包括两点：一是频率和电压的有效控制，二是有功和无功的合理控制。传统控制策略采用集中式控制结构，其存在单节点故障、通信和计算量大、可扩展性差等缺点，无法较好的适应电源数量众多的微电网的控制。
目前智能电网正朝着分布式控制的方向发展，以解决集中式控制的缺点。一些主从型微电网分布式控制方案已被提出。例如，申请号为201410369359.6的中国专利，发明名称为微电网系统的分布式经济调度与协调控制方法；申请号为201711460098.9的中国专利，发明名称为一种基于分布式网络控制的微电网经济调度方法及系统；发表在IEEETransactions on Industrial Informatics期刊的文献，题目为A MultiobjectiveDistributed Control Framework for Islanded AC Microgrids的论文；申请号为201610856013.8的中国专利，发明名称为通用型包含恒功率和下垂控制的微电网群分布式控制方法。
现有方案进行功率的经济分配时，需要成本函数是二次型的强凸函数，且要求通信连接是双向的；而实际中，一般的凸函数能更精确的描述成本信息，故障等因素会导致单向的通信连接。另一方面，现有的单主多从型微电网分布式控制方案，一个分布式发电单元作为主电源，提供频率和电压支持并响应全网功率波动，其余分布式发电单元作为从电源进行功率输出,该模式会导致主电源存在单节点故障的弊端。现有多主多从型微电网分布式控制方案，将主电源和从电源在两个独立的通信网络下分别进行控制，且只能实现成比例的功率分配控制，即未考虑发电成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于解决多主多从型的孤岛微电网在一般发电成本函数和单向通信连接网络下的分布式控制，实现微电网的频率运行在额定值且总发电成本最小，提供一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，基于微电网系统，所述微电网系统包括通信层、控制层和设备层；所述通信层由通信收发器和分布式通信连接组成，用于进行信息的交换；所述控制层根据本地测量信息和通信网络获得的信息，产生分布式发电装置的控制信号；所述设备层是物理电力网，各分布式发电装置对控制信号做出响应，最终实现能量传送；
对于微电网系统中的n个分布式发电单元，其中n为大于2的整数，有m个分布式发电单元工作在下垂控制模式，作为主发电单元，其中2≤m＜n，其余的分布式发电单元工作在恒功率控制模式，作为从发电单元；所述分布式发电单元包括一个设备层中的分布式发电装置，以及对应的一个控制层中的局部控制器和一个通信层中的通信收发器；
在一个控制阶段，每个分布式发电单元包括以下控制步骤：
分布式发电单元利用通信网络获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地信息和获得的信息，局部控制器的经济调度模块计算最优有功发电参考；
对于主发电单元，其局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；
对于从发电单元，其局部控制器的经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；
分布式发电装置对各自的控制信号进行响应。
进一步，局部控制器的经济调度模块利用本地信息和获得的信息计算最优有功发电参考，第i个分布式发电单元的经济调度模块采用如下算法：
Figure BDA0002217294890000021
其中，
Figure BDA0002217294890000022
λi和yi是第i个分布式发电单元辅助变量，λj和yj是第j个分布式发电单元辅助变量，即第i个分布式发电单元通过通信网络获得的第j个分布式发电单元信息，Pi *是第i个分布式发电单元的最优有功发电参考，ε是正常数参数，αt是连续时间型的衰减增益，其满足
Figure BDA0002217294890000023
和
Figure BDA0002217294890000024
Di是第i个分布式发电单元的局部有功需求，Ωi表示第i个分布式发电单元的发电量约束范围，表示Ωi在Pi *∈Ωi的正切锥，
Figure BDA0002217294890000032
表示将点xi投影到
Figure BDA0002217294890000033
Figure BDA0002217294890000034
表示第i个分布式发电单元成本函数的梯度，
Figure BDA0002217294890000035
表示第i个分布式发电单元的入邻居集合，aij表示权重系数，即当第i个分布式发电单元收到第j个分布式发电单元的信息时
Figure BDA0002217294890000036
且aij＞0，否则
Figure BDA0002217294890000037
且aij＝0，表示第i个分布式发电单元的出度，其值为
Figure BDA0002217294890000039
使每个分布式发电单元的可微成本函数为严格凸且设计的单向通信网络满足强连通性，通过算法(1)计算出全局最优调度值。
进一步，主发电单元局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块利用本地信息，按照如下控制过程产生相应分布式发电装置的控制参考信号：
其中，ωri和Vri分别表示第i个主发电单元的输出频率参考信号和输出电压幅值参考信号，ωn和Vn分别表示微电网的额定频率和电压幅值，Δωi1和Δωi2分别表示第i个主发电单元频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块产生的补偿量，
Figure BDA00022172948900000311
和
Figure BDA00022172948900000312
分别是第i个主发电单元的有功和无功下垂系数，Pi和Qi分别是第i个主发电单元的输出有功和无功功率；
第i个主发电单元的补偿量Δωi1和Δωi2，由第i个主发电单元的输出频率和输出有功功率分别对微电网额定频率和最优有功发电参考进行跟踪控制得到；频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：
Figure BDA00022172948900000313
Figure BDA00022172948900000314
其中，ωn是微电网额定频率，ωi是第i个主发电单元的输出频率，
Figure BDA00022172948900000315
和
Figure BDA00022172948900000316
分别是第i个主发电单元频率恢复控制器的比例系数和积分系数；Pi *是第i个主发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个主发电单元的输出有功功率，
Figure BDA00022172948900000317
和
Figure BDA00022172948900000318
分别是第i个主发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
进一步，从发电单元局部控制器的经济有功发电控制模块产生相应分布式发电装置的控制参考信号，该信号由第i个从发电单元的输出有功功率对其最优有功发电参考进行跟踪控制得到，其经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：
Figure BDA0002217294890000041
其中，uPi是第i个从发电单元的控制参考信号，Pi *是第i个从发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个从发电单元的输出有功功率，
Figure BDA0002217294890000042
和
Figure BDA0002217294890000043
分别是第i个从发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
本发明的有益效果在于：
(1)微电网采用完全分布式的控制结构。局部控制器分摊传统集中式控制的通信和计算量，使得系统可以通过较低性能的硬件来实现。由于没有中央控制器，系统可靠性高、鲁棒性好、可扩展性强，易于实现发电单元的即插即用。
(2)所设计的分布式控制方案只有经济调度模块需要进行信息交换，频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块利用本地信息进行控制，有利于减少通信量和计算量。
(3)所设计的分布式经济调度算法不需要交换梯度和发电量等敏感信息，有利于隐私保护。相比于现有的分布式算法需要成本函数为二次型的强凸函数且通信网络是双向的，所设计的分布式算法解决一般严格凸成本函数和单向通信网络下的有功功率调度问题。
(4)现有多主多从型微电网分布式控制方案需要两个独立的通信网络来分别控制主发电单元和从发电单元。所设计的分布式控制方案实现在一个通信网络下对多主多从型微电网的控制。此外，所设计的分布式控制方案降低了总发电成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明所述微电网分布式控制结构图；
图2为本发明所述主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本方案所设计的孤岛微电网分布式控制结构如附图1所示，整个微电网系统由通信层、控制层和设备层组成。通信层主要由通信收发器和分布式通信连接组成，进行信息的交换。控制层根据本地测量信息和通信网络获得的信息，产生分布式发电装置的控制信号。设备层是物理电力网，各分布式发电装置对控制信号做出响应，最终实现能量传送。
假设微电网中有n(n为大于2的整数)个分布式发电单元，其中m(2≤m＜n)个分布式发电单元工作在下垂控制模式(称为主发电单元)，其余的分布式发电单元工作在恒功率控制模式(称为从发电单元)。设备层中的每个分布式发电装置均对应一个控制层中的局部控制器和一个通信层中的通信收发器，这样的一套系统形成一个分布式发电单元。
在一个控制阶段，每个分布式发电单元主要包括以下控制步骤：分布式发电单元利用通信网络获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地信息和获得的信息，局部控制器的经济调度模块计算最优有功发电参考；对于主发电单元，其局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；对于从发电单元，其局部控制器的经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；分布式发电装置对各自的控制信号进行响应。上述步骤的流程图展示在附图2。
局部控制器的经济调度模块利用本地信息和获得的信息计算最优有功发电参考，第i个分布式发电单元的经济调度模块可采用如下算法
Figure BDA0002217294890000061
其中，
Figure BDA0002217294890000062
λi和yi是第i个分布式发电单元辅助变量，λj和yj是第j个分布式发电单元辅助变量，即第i个分布式发电单元通过通信网络获得的第j个分布式发电单元信息，Pi *是第i个分布式发电单元的最优有功发电参考，ε是正常数参数，αt是连续时间型的衰减增益，其满足
Figure BDA0002217294890000063
和
Figure BDA0002217294890000064
Di是第i个分布式发电单元的局部有功需求，Ωi表示第i个分布式发电单元的发电量约束范围，
Figure BDA0002217294890000065
表示Ωi在Pi *∈Ωi的正切锥，表示将点xi投影到
Figure BDA0002217294890000067
Figure BDA0002217294890000068
表示第i个分布式发电单元成本函数的梯度，表示第i个分布式发电单元的入邻居集合，aij表示权重系数，即当第i个分布式发电单元收到第j个分布式发电单元的信息时
Figure BDA00022172948900000610
且aij＞0，否则
Figure BDA00022172948900000611
且aij＝0，
Figure BDA00022172948900000612
表示第i个分布式发电单元的出度，其值为
Figure BDA00022172948900000613
算法(1)只需要每个分布式发电单元的可微成本函数是严格凸且设计的单向通信网络满足强连通性，即可计算出全局最优调度值。
主发电单元局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块利用本地信息，按照如下控制过程产生相应分布式发电装置的控制参考信号
Figure BDA00022172948900000614
其中，ωri和Vri分别表示第i个主发电单元的输出频率参考信号和输出电压幅值参考信号，ωn和Vn分别表示微电网的额定频率和电压幅值，Δωi1和Δωi2分别表示第i个主发电单元频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块产生的补偿量，
Figure BDA00022172948900000615
和
Figure BDA00022172948900000616
分别是第i个主发电单元的有功和无功下垂系数，Pi和Qi分别是第i个主发电单元的输出有功和无功功率。
第i个主发电单元的补偿量Δωi1和Δωi2，由第i个主发电单元的输出频率和输出有功功率分别对微电网额定频率和最优有功发电参考进行跟踪控制得到。频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块可采用如下的PI控制器
Figure BDA0002217294890000071
其中，ωn是微电网额定频率，ωi是第i个主发电单元的输出频率，
Figure BDA0002217294890000073
和分别是第i个主发电单元频率恢复控制器的比例系数和积分系数；Pi *是第i个主发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个主发电单元的输出有功功率，
Figure BDA0002217294890000075
和
Figure BDA0002217294890000076
分别是第i个主发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
从发电单元局部控制器的经济有功发电控制模块产生相应分布式发电装置的控制参考信号，该信号由第i个从发电单元的输出有功功率对其最优有功发电参考进行跟踪控制得到，其经济有功发电控制模块可采用如下的PI控制器
Figure BDA0002217294890000077
其中，uPi是第i个从发电单元的控制参考信号，Pi *是第i个从发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个从发电单元的输出有功功率，
Figure BDA0002217294890000078
和
Figure BDA0002217294890000079
分别是第i个从发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：基于微电网系统，所述微电网系统包括通信层、控制层和设备层；所述通信层由通信收发器和分布式通信连接组成，用于进行信息的交换；所述控制层根据本地测量信息和通信网络获得的信息，产生分布式发电装置的控制信号；所述设备层是物理电力网，各分布式发电装置对控制信号做出响应，最终实现能量传送；
对于微电网系统中的n个分布式发电单元，其中n为大于2的整数，有m个分布式发电单元工作在下垂控制模式，作为主发电单元，其中2≤m＜n，其余的分布式发电单元工作在恒功率控制模式，作为从发电单元；所述分布式发电单元包括一个设备层中的分布式发电装置，以及对应的一个控制层中的局部控制器和一个通信层中的通信收发器；
在一个控制阶段，每个分布式发电单元包括以下控制步骤：
分布式发电单元利用通信网络获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地信息和获得的信息，局部控制器的经济调度模块计算最优有功发电参考；
对于主发电单元，其局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；
对于从发电单元，其局部控制器的经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；
分布式发电装置对各自的控制信号进行响应。
2.根据权利要求1所述的主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：局部控制器的经济调度模块利用本地信息和获得的信息计算最优有功发电参考，第i个分布式发电单元的经济调度模块采用如下算法：
Figure FDA0002217294880000011
其中，
Figure FDA0002217294880000012
λi和yi是第i个分布式发电单元辅助变量，λj和yj是第j个分布式发电单元辅助变量，即第i个分布式发电单元通过通信网络获得的第j个分布式发电单元信息，Pi *是第i个分布式发电单元的最优有功发电参考，ε是正常数参数，αt是连续时间型的衰减增益，其满足
Figure FDA0002217294880000013
和
Figure FDA0002217294880000014
Di是第i个分布式发电单元的局部有功需求，Ωi表示第i个分布式发电单元的发电量约束范围，
Figure FDA0002217294880000015
表示Ωi在Pi *∈Ωi的正切锥，
Figure FDA0002217294880000021
表示将点xi投影到
Figure FDA0002217294880000022
Figure FDA0002217294880000023
表示第i个分布式发电单元成本函数的梯度，表示第i个分布式发电单元的入邻居集合，aij表示权重系数，即当第i个分布式发电单元收到第j个分布式发电单元的信息时
Figure FDA0002217294880000025
且aij＞0，否则
Figure FDA0002217294880000026
且aij＝0，
Figure FDA0002217294880000027
表示第i个分布式发电单元的出度，其值为
使每个分布式发电单元的可微成本函数为严格凸且设计的单向通信网络满足强连通性，通过算法(1)计算出全局最优调度值。
3.根据权利要求1所述的主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：主发电单元局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块利用本地信息，按照如下控制过程产生相应分布式发电装置的控制参考信号：
Figure FDA0002217294880000029
其中，ωri和Vri分别表示第i个主发电单元的输出频率参考信号和输出电压幅值参考信号，ωn和Vn分别表示微电网的额定频率和电压幅值，Δωi1和Δωi2分别表示第i个主发电单元频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块产生的补偿量，和
Figure FDA00022172948800000211
分别是第i个主发电单元的有功和无功下垂系数，Pi和Qi分别是第i个主发电单元的输出有功和无功功率；
第i个主发电单元的补偿量Δωi1和Δωi2，由第i个主发电单元的输出频率和输出有功功率分别对微电网额定频率和最优有功发电参考进行跟踪控制得到；频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：
Figure FDA00022172948800000212
Figure FDA00022172948800000213
其中，ωn是微电网额定频率，ωi是第i个主发电单元的输出频率，
Figure FDA00022172948800000214
和
Figure FDA00022172948800000215
分别是第i个主发电单元频率恢复控制器的比例系数和积分系数；Pi *是第i个主发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个主发电单元的输出有功功率，
Figure FDA00022172948800000216
和
Figure FDA00022172948800000217
分别是第i个主发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
4.根据权利要求1所述的主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：从发电单元局部控制器的经济有功发电控制模块产生相应分布式发电装置的控制参考信号，该信号由第i个从发电单元的输出有功功率对其最优有功发电参考进行跟踪控制得到，其经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：
Figure FDA0002217294880000031
其中，uPi是第i个从发电单元的控制参考信号，Pi *是第i个从发电单元的最优有功发电参考，Pi是第i个从发电单元的输出有功功率，
Figure FDA0002217294880000032
和
Figure FDA0002217294880000033
分别是第i个从发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。
CN201910920063.1A 2019-09-26 2019-09-26 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法 Expired - Fee Related CN110649605B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910920063.1A CN110649605B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910920063.1A CN110649605B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110649605A true CN110649605A (zh) 2020-01-03
CN110649605B CN110649605B (zh) 2021-06-04

Family

ID=68992909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910920063.1A Expired - Fee Related CN110649605B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110649605B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864804A (zh) * 2020-08-17 2020-10-30 重庆大学 一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205377310U (zh) * 2015-12-17 2016-07-06 国家电网公司 一种用于控制分布式电网的装置
CN107332353A (zh) * 2017-09-06 2017-11-07 重庆大学 基于通信约束和时变负荷的孤岛微电网分布式经济协调方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205377310U (zh) * 2015-12-17 2016-07-06 国家电网公司 一种用于控制分布式电网的装置
CN107332353A (zh) * 2017-09-06 2017-11-07 重庆大学 基于通信约束和时变负荷的孤岛微电网分布式经济协调方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孟乐轩等: "微电网电能质量分层控制及其关键技术", 《大功率变流技术》 *
王丽昉: "基于分布式能源发电上网的电能计量模型设计", 《电气技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864804A (zh) * 2020-08-17 2020-10-30 重庆大学 一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110649605B (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11984722B2 (en) Virtual power grid
US10784684B2 (en) Total harmonic control
CN108879690B (zh) 一种交直流混合微电网数据驱动控制方法
CN111371112A (zh) 孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法
CN111725798A (zh) 一种用于直流微电网集群的分布式经济调度预测控制方法
CN110649605B (zh) 一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法
CN108197788A (zh) 一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法
KR102179396B1 (ko) 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법
CN114884115A (zh) 基于动态一致性的交直流混合微电网分布式二次控制方法
CN111864804B (zh) 一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统
Maheswari et al. Mitigating measures to address challenges of renewable integration—forecasting, scheduling, dispatch, balancing, monitoring, and control
CN113141046B (zh) 针对串并联电池储能系统的分布式均能控制方法及装置
Keshavarz et al. A Novel Hybrid Droop-Isochronous Control Strategy for Microgrid Management.
Zhang Control and Clustering of Energy Storage Systems in Microgrids with Communication Time Delays
Yang et al. Distributed Optimal Control of AC/DC Hybrid Microgrid Groups with Interlinking Converters
Nguyen et al. Distributed secondary control for proportional power sharing and DC bus voltage restoration in standalone DC microgrid
Li et al. Study of an Acitve/Reactive Power Coordinative Control Method in Capacitor Series Inverter-Based Microgrid
CN104810821A (zh) 一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方法
CN106684868A (zh) 一种层级式互联微电网的电能调度方法
Chen et al. Multi-agent System based Dynamic Control Framework for Grid-connected Microgrids
BR112017000119B1 (pt) Método para controlar uma rede de energia, aparelho para controlar uma rede de energia, dispositivo de medição de energia, método para controle da rede, sistema de rede de energia, método para fazer a interface com uma rede de energia, e método para monitorar a energia em um nó de rede de energia

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210604