CN112152268A - 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法 - Google Patents

一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112152268A
CN112152268A CN202011087600.8A CN202011087600A CN112152268A CN 112152268 A CN112152268 A CN 112152268A CN 202011087600 A CN202011087600 A CN 202011087600A CN 112152268 A CN112152268 A CN 112152268A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microgrid
distributed power
sub
increment
power supply
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
CN202011087600.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112152268B (zh
Inventor
杨炜晨
梁志峰
李淼
苗世洪
张世旭
刘志伟
汪鹏
曹侃
周鲲鹏
叶畅
王友怀
胡晓峰
伊华茂
吴炼
孙凌
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.)
Huazhong University of Science and Technology
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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 Huazhong University of Science and Technology, State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202011087600.8A priority Critical patent/CN112152268B/zh
Publication of CN112152268A publication Critical patent/CN112152268A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112152268B publication Critical patent/CN112152268B/zh
Active 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
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • 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
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • 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
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • 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
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/04—Power grid distribution networks
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法，属于微电网和配电网控制领域，包括：交流子微网控制层面，引入基于离散一致性协议的成本微增量、频率、节点电压及无功分配二次调整项，使得交流子微网各分布式电源等成本微增量，无功按比例分配，频率和公共母线电压恢复至参考值；直流子微网控制层面，引入基于离散一致性协议的成本微增量、和节点电压分配二次调整项，使得直流子微网各分布式电源等成本微增量，公共母线电压恢复至参考值；子微网间协同控制层面，基于成本微增量偏差构造换流器本地控制策略，并进一步引入基于离散一致性的二次调整项，实现功率在不同子微网间的经济分配。实现子微网内及子微网间的自治经济控制。

Description

一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法
技术领域
本发明属于微电网和配电网控制领域，更具体地，涉及一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法。
背景技术
近年来，以光伏、风机为代表的分布式电源(Distributed Generation，DG)快速发展，使得配电网更加绿色环保的同时，也为配电网的安全稳定运行带来了严峻挑战。微电网作为接纳分布式电源的有效手段，已成为分布式电源并网消纳的重要方式，由多个交、直流子微网构成的交直流混合配电网也得到了广泛关注。交直流混合配电网的经济控制策略分为子微网内部控制策略和子微网群间控制策略两部分，从而实现各子微网内部的自治稳定、功率经济分配，以及实现交、直流子微网和双向换流器(Interlinking Converter，ILC)之间的协同优化运行。
现有的交、直流子微网及混合配电网通常采用下垂控制策略，根据各DG单元的容量均衡分配功率。该方法在进行功率分配时未考虑DG单元的经济特性，不能实现对微电网的经济控制，无法满足交直流混合配电网的经济运行需求。因此，亟需研究面向交直流混合配电网的经济控制方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法，其目的在于实现对交流子微网、直流子微网的自治经济控制，并实现交直流混合配电网的分布式自治协调经济控制。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种交流子微网控制方法，所述交流子微网包括多个分布式电源，方法包括：S1，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值、频率差值、节点电压差值和无功功率差值，对所述任一分布式电源的成本微增量、频率、节点电压和无功功率分别进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差、频率偏差、节点电压偏差和无功功率偏差；S2，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和频率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其有功二次控制项；分别对其节点电压偏差和无功功率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其无功二次控制项；S3，利用各分布式电源的有功二次控制项调节其成本微增量和频率，并利用各分布式电源的无功二次控制项调节其节点电压和无功功率，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，所述交流子微网的频率和公共母线电压等于预设的参考频率和参考公共母线电压，且各分布式电源调节后的无功功率与其无功/电压下垂系数的乘积相等。
更进一步地，所述操作S1中更新后得到的成本微增量、频率、节点电压和无功功率为：
Figure BDA0002720072850000021
Figure BDA0002720072850000022
Figure BDA0002720072850000023
Figure BDA0002720072850000024
其中，
Figure BDA0002720072850000025
Vi *(k)和
Figure BDA0002720072850000026
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量、频率、节点电压和无功功率；ICi(k)、ωi(k)、Vi(k)和Qi(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量、频率、节点电压和无功功率；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为所述交流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重；ω*和
Figure BDA0002720072850000031
分别为所述交流子微网的参考频率和参考公共母线电压；VPCC(k)为所述交流子微网第k时刻的公共母线电压；cavg为交流电压均值收敛因子。
更进一步地，所述权重系数aij为：
Figure BDA0002720072850000032
其中，lii为所述交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为所述交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
按照本发明的另一个方面，提供了一种直流子微网控制方法，所述直流子微网包括多个分布式电源，方法包括：S1′，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值和节点电压差值，对所述任一分布式电源的成本微增量和节点电压分别进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差和节点电压偏差；S2′，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和节点电压偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其二次控制项；S3′，利用各分布式电源的二次控制项调节其成本微增量和节点电压，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，所述直流子微网的公共母线电压等于预设的参考公共母线电压。
更进一步地，所述操作S1′中更新后得到的成本微增量和节点电压为：
Figure BDA0002720072850000033
Figure BDA0002720072850000041
其中，
Figure BDA0002720072850000042
和
Figure BDA0002720072850000043
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量和节点电压；ICi(k)和Ui(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量和节点电压；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为所述直流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重；
Figure BDA0002720072850000044
分别为所述直流子微网的参考公共母线电压；UPCC(k)为所述直流子微网第k时刻的公共母线电压；davg为直流电压均值收敛因子。
更进一步地，所述权重系数aij为：
Figure BDA0002720072850000045
其中，lii为所述直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为所述直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
按照本发明的另一个方面，提供了一种子微网群间控制方法，包括：S1″，利用如权利要求1-3任一项所述的交流子微网控制方法控制所述子微网群中的每一交流子微网，并利用如权利要求4-6任一项所述的直流子微网控制方法控制所述子微网群中的每一直流子微网，所述交流子微网与直流子微网通过一个及以上的双向换流器互连；S2″，调节所述子微网群中每一双向换流器的传输功率，使得所述交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
更进一步地，所述操作S2″包括：S21″，分别调节每一双向换流器的传输功率，使得与任一双向换流器直接相连的交流子微网和直流子微网的成本微增量趋于相等；S22″，基于离散一致性算法构造每一双向换流器的成本二次控制项，利用所述成本二次控制项协同调节所述双向换流器的传输功率，使得所述子微网群中交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
更进一步地，所述操作S1″还包括：调节所述双向换流器的传输功率，以加快所述交流子微网的频率恢复至参考频率的速度，并加快所述直流子微网的公共母线电压恢复至参考公共母线电压的速度。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)在交、直流子微网控制层面，将基于离散一致性协议的二次控制项引入交、直流分布式电源单元的控制策略中，实现了对交、直流子微网的分布式经济控制，满足了子微网自治稳定需求；该控制方法在线路阻抗参数未知的情况下即可实现交流子微网无功功率的按比例分配，以及实现直流子微网有功功率的经济分配，并使子微网的频率、电压恢复至参考水平；
(2)在子微网群间控制层面，利用基于离散一致性协议的子微网功率经济分配方法，可以实现各子微网成本微增量的快速收敛一致，以及实现混合配电网的经济运行。
附图说明
图1为本发明实施例中交直流混合配电网的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的交流子微网控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提出的直流子微网控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提出的子微网群间控制方法的流程图；
图5为本发明实施例中交直流混合配电网控制的过程示意图；
图6为交直流混合配电网中各分布式电源成本微增量分配结果的仿真波形图；
图7A为交流子微网频率波动的仿真波形图；
图7B为交流子微网公共母线电压波动的仿真波形图；
图7C为交流子微网中各分布式电源无功分配结果的仿真波形图；
图8为直流子微网公共母线电压波动的仿真波形图。
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。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
图1为本发明实施例中交直流混合配电网的结构示意图。参阅图1，交直流混合配电网主要由交流子微网、直流子微网以及双向换流器组成。每个子微网内包括多个分布式电源和负荷单元，各分布式电源可以与相邻的分布式电源进行信息交互，部分分布式电源可以与双向换流器通信。从配电网整体看，相邻的双向换流器之间存在信息通路，使得配电网中任意两个分布式电源之间存在至少一条有向信息通路，为交直流混合配电网中子微网群内、子微网群间分层分布式控制提供通信网络基础。
实施例一：
本实施例提供了一种交流子微网控制方法。参阅图2，结合图5，对本实施例中的交流子微网控制方法进行详细说明，方法包括操作S1-操作S3。
操作S1，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值、频率差值、节点电压差值和无功功率差值，对任一分布式电源的成本微增量、频率、节点电压和无功功率进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差、频率偏差、节点电压偏差和无功功率偏差。
根据一致性控制原理，交流子微网中每一个分布式电源通过与相邻分布式电源进行信息交互，并更新本地控制策略，最终使得全部分布式电源的状态信息达到一致性收敛。在基于一致性原理的分布式控制中，每个分布式电源仅可获取本地及相邻分布式电源的电压、电流、有功功率、无功功率等状态信息，该状态信息称为一致性变量。基于离散一致性算法更新后得到的成本微增量、频率、节点电压和无功功率为：
Figure BDA0002720072850000071
Figure BDA0002720072850000072
Figure BDA0002720072850000073
Figure BDA0002720072850000074
其中，
Figure BDA0002720072850000075
Vi *(k)和
Figure BDA0002720072850000076
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量、频率、节点电压和无功功率，i＝1，2，……，N，第k时刻即为当前时刻；ICi(k)、ωi(k)、Vi(k)和Qi(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量、频率、节点电压和无功功率；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为交流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重，若第i个分布式电源与公共母线所连接双向换流器之间具有通信链路，gi为1，否则gi为0；ω*和
Figure BDA0002720072850000077
分别为交流子微网的参考频率和参考公共母线电压；VPCC(k)为交流子微网第k时刻的公共母线电压；cavg为交流电压均值收敛因子。
本实施例中，采用Metropolis方法构造权重系数aij：
Figure BDA0002720072850000081
其中，lii为交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；ljj为交流子微网中直接与第j个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
本实施例中，任一分布式电源i的成本微增量ICi为：
ICi＝2αiPi+βi
其中，Pi为分布式电源i的有功功率，αi为分布式电源i发电成本的功率二次项系数，βi为分布式电源i发电成本的功率一次项系数。
除此之外，本实施例中，还可以在离散一致性算法中引入轨道控制器di(k)，使得每一个智能体都渐进收敛于期望轨道。引入轨道控制器的离散一致性算法更新后得到的成本微增量、频率、节点电压和无功功率为：
Figure BDA0002720072850000082
Figure BDA0002720072850000083
Figure BDA0002720072850000084
Figure BDA0002720072850000085
进一步地，将各更新值与其对应模拟值相减，如图5所示，得到的差值即为偏差值。相减得到的成本微增量偏差ΔICi(k)、频率偏差Δωi(k)、节点电压偏差ΔVi(k)和无功功率偏差ΔQi(k)为：
Figure BDA0002720072850000086
Figure BDA0002720072850000087
ΔVi(k)＝Vi *(k)-Vi
Figure BDA0002720072850000088
其中，ICi、ωi、Vi和Qi分别为成本微增量模拟值、频率模拟值、节点电压模拟值和无功功率模拟值。
操作S2，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和频率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其有功二次控制项；分别对其节点电压偏差和无功功率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其无功二次控制项。
参阅图5，对于任一分布式电源i，对成本微增量偏差ΔICi(k)进行PI调节，得到成本二次控制项
Figure BDA0002720072850000091
对频率偏差Δωi(k)进行PI调节，得到频率二次控制项
Figure BDA0002720072850000092
将成本二次控制项
Figure BDA0002720072850000093
与频率二次控制项
Figure BDA0002720072850000094
相加得到有功二次控制项γi：
Figure BDA0002720072850000095
Figure BDA0002720072850000096
Figure BDA0002720072850000097
其中，
Figure BDA0002720072850000098
和
Figure BDA0002720072850000099
分别为用于调节成本微增量的PI控制器的比例参数和积分参数；
Figure BDA00027200728500000910
和
Figure BDA00027200728500000911
分别为用于调节频率的PI控制器的比例参数和积分参数。
对节点电压偏差ΔVi(k)进行PI调节，得到电压二次控制项
Figure BDA00027200728500000912
对无功功率偏差ΔQi(k)进行PI调节，得到无功分配二次控制项
Figure BDA00027200728500000913
将电压二次控制项
Figure BDA00027200728500000914
与无功分配二次控制项
Figure BDA00027200728500000915
相加得到无功二次控制项λi：
Figure BDA00027200728500000916
Figure BDA00027200728500000917
Figure BDA00027200728500000918
其中，
Figure BDA00027200728500000919
和
Figure BDA00027200728500000920
分别为用于调节节点电压的PI控制器的比例参数和积分参数；
Figure BDA00027200728500000921
和
Figure BDA00027200728500000922
分别为用于调节无功功率的PI控制器的比例参数和积分参数。
操作S3，利用各分布式电源的有功二次控制项调节其成本微增量和频率，并利用各分布式电源的无功二次控制项调节其节点电压和无功功率，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，交流子微网的频率和公共母线电压等于预设的参考频率和参考公共母线电压，且各分布式电源调节后的无功功率与其无功/电压下垂系数的乘积相等。
参阅图5，对于任一分布式电源i，利用其有功二次控制项γi调节其成本微增量ICi和频率ωi所用的控制策略为：
Figure BDA0002720072850000101
利用其无功二次控制项λi调节其节点电压Vi和无功功率Qi所用的控制策略为：
Figure BDA0002720072850000102
其中，
Figure BDA0002720072850000103
为交流子微网的成本微增量/频率下垂系数；
Figure BDA0002720072850000104
为交流子微网的节点电压/无功功率下垂系数。通过上述控制策略，实现以下控制目标：
IC1＝IC2＝…＝ICi＝…＝ICN
Figure BDA0002720072850000105
Figure BDA0002720072850000106
Figure BDA0002720072850000107
其中，ICi为分布式电源i的成本微增量，ω为交流子微网的频率测量值，ω*为交流子微网的参考频率，VPCC为交流子微网的公共母线电压测量值，
Figure BDA0002720072850000108
为交流子微网的参考公共母线电压，
Figure BDA0002720072850000109
为分布式电源i的无功/电压下垂系数，Qi为分布式电源i的无功功率。
本实施例中，交流子微网的控制对象为各分布式电源的有功及无功出力，将交流子微网的控制结构分为两层，一次控制采用基于等成本微增量的下垂控制策略，实现交流子微网内部有功功率的经济分配，二次控制则通过分布式电源之间的信息交互，实现对交流子微网频率、电压、无功功率的二次调整，并避免因频率不稳定而导致的有功功率分配不平衡和系统不稳定的问题。
实施例二：
本实施例提供了一种直流子微网控制方法。参阅图3，结合图5，对本实施例中的直流子微网控制方法进行详细说明。方法包括操作S1′-操作S3′。
操作S1′，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值和节点电压差值，对任一分布式电源的成本微增量和节点电压分别进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差和节点电压偏差。
操作S1′中对成本微增量和节点电压进行的操作与实施例一中对成本微增量和节点电压进行的操作相同，此处不再赘述。更新得到的成本微增量和节点电压为：
Figure BDA0002720072850000111
Figure BDA0002720072850000112
其中，
Figure BDA0002720072850000113
和
Figure BDA0002720072850000114
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量和节点电压；ICi(k)和Ui(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量和节点电压；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为直流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重；
Figure BDA0002720072850000115
分别为直流子微网的参考公共母线电压；UPCC(k)为直流子微网第k时刻的公共母线电压；davg为直流电压均值收敛因子。
Figure BDA0002720072850000116
其中，lii为直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
进一步地，将各更新值与其对应模拟值相减，如图5所示，得到的差值即为偏差值。相减得到的成本微增量偏差ΔICi(k)和节点电压偏差ΔUi(k)为：
Figure BDA0002720072850000121
Figure BDA0002720072850000122
其中，ICi和Ui分别为成本微增量模拟值和节点电压模拟值。
操作S2′，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和节点电压偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其二次控制项。
参阅图5，对于任一分布式电源i，对成本微增量偏差ΔICi(k)进行PI调节，得到成本二次控制项
Figure BDA0002720072850000123
对节点电压偏差ΔUi(k)进行PI调节，得到电压二次控制项
Figure BDA0002720072850000124
将成本二次控制项
Figure BDA0002720072850000125
与电压二次控制项
Figure BDA0002720072850000126
相加得到二次控制项μi：
Figure BDA0002720072850000127
Figure BDA0002720072850000128
Figure BDA0002720072850000129
其中，
Figure BDA00027200728500001210
和
Figure BDA00027200728500001211
分别为用于调节成本微增量的PI控制器的比例参数和积分参数；
Figure BDA00027200728500001212
和
Figure BDA00027200728500001213
分别为用于调节节点电压的PI控制器的比例参数和积分参数。
操作S3′，利用各分布式电源的二次控制项调节其成本微增量和节点电压，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，直流子微网的公共母线电压等于预设的参考公共母线电压。
参阅图5，对于任一分布式电源i，利用其二次控制项μi调节其成本微增量ICi和节点电压Ui所用的控制策略为：
Figure BDA00027200728500001214
其中，
Figure BDA00027200728500001215
为直流子微网的成本微增量/节点电压下垂系数。通过上述控制策略，实现以下控制目标：
IC1＝IC2＝…＝ICi＝…＝ICN
Figure BDA0002720072850000131
其中，ICi为分布式电源i的成本微增量，UPCC为直流子微网的公共母线电压测量值，
Figure BDA0002720072850000132
为直流子微网的参考公共母线电压。
本实施例中，直流子微网的控制对象为各分布式电源的有功出力，将直流子微网的控制结构分为两层，一次控制采用基于等成本微增量的下垂控制策略，实现直流子微网内部有功功率的经济分配，二次控制则实现对直流子微网电压的二次调整，并避免因节点电压不均衡而导致的有功出力无法按成本微增量分配的问题。
实施例三：
本实施例提供了一种子微网群间控制方法。参阅图4，结合图5，对本实施例中子微网群间控制方法进行详细说明。方法包括操作S1″-操作S2″。
操作S1″，利用交流子微网控制方法控制子微网群中的每一交流子微网，并利用直流子微网控制方法控制子微网群中的每一直流子微网，交流子微网与直流子微网通过一个及以上的双向换流器互连。
操作S1″中，子微网群中任一交流子微网的控制过程与实施例一中交流子微网的控制过程相同，任一直流子微网的控制过程与实施例二中直流子微网的控制过程相同，此处不再赘述。
进一步地，操作S1″还包括：调节双向换流器的传输功率，以加快交流子微网的频率恢复至参考频率的速度，并加快直流子微网的公共母线电压恢复至参考公共母线电压的速度。
具体地，双向换流器作为有功电源可以参与交流子微网的频率控制和直流子微网的公共母线电压控制，促进子微网的快速稳定。参阅图5，构建的辅助控制策略为：
Figure BDA0002720072850000141
其中，ωg和
Figure BDA0002720072850000142
分别为与第g个双向换流器连接的交流子微网的频率测量值和参考频率；UPCC，g和
Figure BDA0002720072850000143
分别为与第g个双向换流器连接的公共母线电压测量值和参考公共母线电压；kp和ki分别为相应PI调节的比例参数和积分参数；
Figure BDA0002720072850000144
为第g个双向换流器的频率控制策略，
Figure BDA0002720072850000145
为第g个双向换流器的公共母线电压控制策略。
操作S2″，调节子微网群中每一双向换流器的传输功率，使得交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
本发明实施例中，操作S2″包括子操作S21″和子操作S22″。
在子操作S21″中，分别调节每一双向换流器的传输功率，使得与任一双向换流器直接相连的交流子微网和直流子微网的成本微增量趋于相等。
以交流子微网向直流子微网注入功率为正方向，子操作S21″中构造双向换流器的有功控制策略为：
Figure BDA0002720072850000146
Figure BDA0002720072850000147
Figure BDA0002720072850000148
Figure BDA0002720072850000149
其中，
Figure BDA00027200728500001410
为双向换流器传递功率的整定值；
Figure BDA00027200728500001411
与
Figure BDA00027200728500001412
分别为PI控制的比例参数与积分参数；
Figure BDA00027200728500001413
为第k时刻与第g个双向换流器连接的直流子微网n的平均成本微增量；
Figure BDA00027200728500001414
为第k时刻与第g个双向换流器连接的交流子微网m的平均成本微增量；fg(k)为第k时刻直流子微网n与交流子微网m之间平均成本微增量的差值。计算子微网的平均成本微增量时，各子微网中与双向换流器存在通信链路的分布式电源将当前采样时刻的成本微增量传递至换流站，并计算均值。需要指出的是fg本身为离散变量，采样周期与一致性通信周期一致，本实施例中为便于分析，将其PI控制方程书写为连续形式。
进一步地，结合操作S1″，将双向换流器g的一次策略设置为：
Figure BDA0002720072850000151
在子操作S22″中，基于离散一致性算法构造每一双向换流器的成本二次控制项，利用成本二次控制项协同调节双向换流器的传输功率，使得子微网群中交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
将fg(k)设计为一致性状态变量，基于离散一致性原理构造双向换流器的成本二次控制项ζg：
Figure BDA0002720072850000152
Figure BDA0002720072850000153
其中，Δfg(k)为双向换流器g在第k时刻与相邻双向换流器的状态差异量；agh为双向换流器g与双向换流器h之间的通信权重；o为双向换流器集合；
Figure BDA0002720072850000154
和
Figure BDA0002720072850000155
分别为PI控制的比例参数与积分参数；下标p和q分别对应与双向换流器h连接的交流子微网和直流子微网；下标m和n分别对应与双向换流器g连接的交流子微网和直流子微网。
由此，参阅图5，采用本地控制与一致性二次控制相结合的双向换流器g的控制策略为：
Figure BDA0002720072850000156
通过上述控制策略，实现以下控制目标：
Figure BDA0002720072850000157
本实施例中，子微网群间的控制对象为双向换流器的传输功率，通过双向换流器控制各子微网间的交换功率，从而实现各子微网的自主平衡，维持交直流混合配电网的稳定。
本实施例中，基于PSCAD/EMTDC搭建图1所示的交直流混合微电网群仿真模型，并设计其分层通信网络，来验证本发明实施例中控制方法的有效性。该交直流混合微电网群包括额定电压为0.38kV的交流子微网MG1、MG2以及额定电压为0.7kV的直流子微网MG3、MG4，共包括五个交流DG单元与五个直流DG单元。每个子微网的公共母线处配置有负荷，有功负荷采用电阻型负载，无功负荷采用电感型负载。每个子微网内均有两个DG单元可与双向换流器进行通信，双向换流器ILC2可与其余两个换流站进行双向通信。
进一步地，在0～2.5s，双向换流器的有功功率与无功功率均置为0，使各子微网分别根据子微网层控制策略达到自治稳定；在2.5s时，投入双向换流器群间控制策略，使整个微网群实现功率的经济分配；在4s时，令交流子微网MG1中的DG13退出运行，并在5.5s时重新投入；在7s时，令直流子微网的有功负荷从100kW突增至210kW。
参阅图6，可以看出，各DG单元在子微网内部控制策略的作用下可收敛一致，实现微网内部的功率经济分配。在1.5s投入群间控制策略后，各双向换流器快速调整子微网间的交换功率，使各个子微网的成本微增量收敛。在这一过程中，各DG单元仍能很好地实现微网内部功率的经济分配，配合群间控制策略的调整。在随后的DG投切及负荷突增的过程中，交直流混合微电网群仍能快速调整各子微网出力，使系统满足经济运行需求。
参阅图7A，可以看出，在微网内部控制策略以及双向换流器本地控制策略的作用下，交流子微网的频率可快速恢复至参考水平，确保了交直流混合微电网群的功率平衡。
交流子微网的无功及电压控制仅依靠于微网的内部控制策略，在实现微网内部电压稳定的同时，还需根据交换功率的改变而做调整。参阅图7B和图7C，可以看出，每个子微网内部的DG单元均可按照等比例分配原则分配无功功率。当DG13退出运行时，因MG1与双向换流器的交换功率存在短暂波动，且线路参数中的阻性部分不可忽视，导致MG1的公共母线电压也发生了暂时波动。在群间控制策略的作用下，交换功率最终稳定，公共母线电压也恢复至参考水平。当DG13重新投入后MG1中各DG单元的无功出力仍可在振荡后快速收敛。此外，在电压二次调整分量的作用下，各子微网的公共母线电压均可恢复至参考水平。
参阅图8，可以看出，在微网内部控制策略以及双向换流器本地控制策略的作用下，直流子微网的公共母线电压均可快速恢复至参考水平，确保了交直流混合微电网群的功率平衡。以上仿真结果表明，本发明实施例中的控制方法，通过微网内部与微网群间的双层协同，可实现交直流混合配电网的自治经济控制。
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 (9)

1.一种交流子微网控制方法，所述交流子微网包括多个分布式电源，其特征在于，方法包括：
S1，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值、频率差值、节点电压差值和无功功率差值，对所述任一分布式电源的成本微增量、频率、节点电压和无功功率分别进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差、频率偏差、节点电压偏差和无功功率偏差；
S2，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和频率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其有功二次控制项；分别对其节点电压偏差和无功功率偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其无功二次控制项；
S3，利用各分布式电源的有功二次控制项调节其成本微增量和频率，并利用各分布式电源的无功二次控制项调节其节点电压和无功功率，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，所述交流子微网的频率和公共母线电压等于预设的参考频率和参考公共母线电压，且各分布式电源调节后的无功功率与其无功/电压下垂系数的乘积相等。
2.如权利要求1所述的交流子微网控制方法，其特征在于，所述操作S1中更新后得到的成本微增量、频率、节点电压和无功功率为：
Figure FDA0002720072840000011
Figure FDA0002720072840000012
Figure FDA0002720072840000013
Figure FDA0002720072840000014
其中，
Figure FDA0002720072840000021
Vi *(k)和
Figure FDA0002720072840000022
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量、频率、节点电压和无功功率；ICi(k)、ωi(k)、Vi(k)和Qi(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量、频率、节点电压和无功功率；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为所述交流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重；ω*和
Figure FDA0002720072840000023
分别为所述交流子微网的参考频率和参考公共母线电压；VPCC(k)为所述交流子微网第k时刻的公共母线电压；cavg为交流电压均值收敛因子。
3.如权利要求2所述的交流子微网控制方法，其特征在于，所述权重系数aij为：
Figure FDA0002720072840000024
其中，lii为所述交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为所述交流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
4.一种直流子微网控制方法，所述直流子微网包括多个分布式电源，其特征在于，方法包括：
S1′，利用任一分布式电源与其他每一分布式电源之间的成本微增量差值和节点电压差值，对所述任一分布式电源的成本微增量和节点电压分别进行更新，并计算各更新值与相应模拟值之间的差值，得到成本微增量偏差和节点电压偏差；
S2′，对于每一分布式电源，分别对其成本微增量偏差和节点电压偏差进行PI调节，并将PI调节结果相加以得到其二次控制项；
S3′，利用各分布式电源的二次控制项调节其成本微增量和节点电压，使得各分布式电源调节后的成本微增量相等，所述直流子微网的公共母线电压等于预设的参考公共母线电压。
5.如权利要求4所述的直流子微网控制方法，其特征在于，所述操作S1′中更新后得到的成本微增量和节点电压为：
Figure FDA0002720072840000031
Figure FDA0002720072840000032
其中，
Figure FDA0002720072840000033
和
Figure FDA0002720072840000034
分别为第i个分布式电源第k时刻更新后的成本微增量和节点电压；ICi(k)和Ui(k)分别为第i个分布式电源第k时刻更新前的成本微增量和节点电压；aij为第i个分布式电源与第j个分布式电源之间通信的权重系数；N为所述直流子微网中分布式电源的集合；gi为第i个分布式电源与公共母线之间的链接权重；
Figure FDA0002720072840000035
分别为所述直流子微网的参考公共母线电压；UPCC(k)为所述直流子微网第k时刻的公共母线电压；davg为直流电压均值收敛因子。
6.如权利要求5所述的直流子微网控制方法，其特征在于，所述权重系数aij为：
Figure FDA0002720072840000036
其中，lii为所述直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的数量；Ni为所述直流子微网中直接与第i个分布式电源通信的分布式电源的集合。
7.一种子微网群间控制方法，其特征在于，包括：
S1″，利用如权利要求1-3任一项所述的交流子微网控制方法控制所述子微网群中的每一交流子微网，并利用如权利要求4-6任一项所述的直流子微网控制方法控制所述子微网群中的每一直流子微网，所述交流子微网与直流子微网通过一个及以上的双向换流器互连；
S2″，调节所述子微网群中每一双向换流器的传输功率，使得所述交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
8.如权利要求7所述的子微网群间控制方法，其特征在于，所述操作S2″包括：
S21″，分别调节每一双向换流器的传输功率，使得与任一双向换流器直接相连的交流子微网和直流子微网的成本微增量趋于相等；
S22″，基于离散一致性算法构造每一双向换流器的成本二次控制项，利用所述成本二次控制项协同调节所述双向换流器的传输功率，使得所述子微网群中交流子微网和直流子微网的成本微增量相等。
9.如权利要求7所述的子微网群间控制方法，其特征在于，所述操作S1″还包括：
调节所述双向换流器的传输功率，以加快所述交流子微网的频率恢复至参考频率的速度，并加快所述直流子微网的公共母线电压恢复至参考公共母线电压的速度。
CN202011087600.8A 2020-10-12 2020-10-12 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法 Active CN112152268B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011087600.8A CN112152268B (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011087600.8A CN112152268B (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112152268A true CN112152268A (zh) 2020-12-29
CN112152268B CN112152268B (zh) 2022-07-05

Family

ID=73953120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011087600.8A Active CN112152268B (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112152268B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363969A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种考虑事件触发机制的配电网一致性自治控制方法
CN114696345A (zh) * 2022-03-14 2022-07-01 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种基于最优潮流的分布式储能多层控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108123450A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵志刚 一种孤立直流微网自适应下垂控制方法
CN109120014A (zh) * 2018-10-26 2019-01-01 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种微电网频率电压功率协同补偿方法
CN111027774A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 上海电机学院 一种分布式经济调度优化控制方法
CN111353910A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 南京邮电大学 有向拓扑下基于有限时间一致性的分布式智能电网经济调度方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108123450A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵志刚 一种孤立直流微网自适应下垂控制方法
CN109120014A (zh) * 2018-10-26 2019-01-01 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种微电网频率电压功率协同补偿方法
CN111027774A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 上海电机学院 一种分布式经济调度优化控制方法
CN111353910A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 南京邮电大学 有向拓扑下基于有限时间一致性的分布式智能电网经济调度方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HYEONG-JUN YOO等: "Consensus-Based Distributed Coordination Control of Hybrid AC/DC Microgrids", 《IEEE TRANSACTIONS ON SUSTAINABLE ENERGY》 *
PENGFENG LIN等: "A Distributed Control Architecture for Global System Economic Operation in Autonomous Hybrid AC/DC Microgrids", 《IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID》 *
XIAOYU WU: "A Two-Layer Distributed Cooperative ControlMethod for Islanded Networked Microgrid Systems", 《IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID》 *
刘子文等: "孤立交直流混合微电网双向AC/DC 换流器功率控制与电压波动抑制策略", 《中国电机工程学报》 *
基于有限步一致性算法的交直流混联微电网分布式动态经济调度: "蒋科等", 《南通大学学报（自然科学版）》 *
自治直流微电网分布式经济下垂控制策略: "吕振宇等", 《中国电机工程学报》 *
高扬等: "多智能体系统的交直流混合微网群一致性协同控制", 《高电压技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363969A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种考虑事件触发机制的配电网一致性自治控制方法
CN114696345A (zh) * 2022-03-14 2022-07-01 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种基于最优潮流的分布式储能多层控制方法
WO2023173698A1 (zh) * 2022-03-14 2023-09-21 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种基于最优潮流的分布式储能多层控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112152268B (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109687526B (zh) 一种基于一致性理论的孤岛微电网分层分布式控制策略
CN110867848B (zh) 一种用于直流微电网群落的能量管理预测控制方法
CN109274135B (zh) 基于光伏电站有功出力的无功优化控制方法
CN111049173B (zh) 多端直流配网自组织下垂控制方法
CN110265991B (zh) 一种直流微电网的分布式协调控制方法
WO2023179003A1 (zh) 一种多时间尺度主动配电网电压控制方法
CN112769160B (zh) 一种考虑并网和孤岛运行模式的微电网群自趋优控制方法
CN112152268B (zh) 一种交、直流子微网控制方法及子微网群间控制方法
CN109638890B (zh) 一种直流微网群系统及其分层控制方法
CN114362267B (zh) 考虑多目标优化的交直流混合配电网分散式协调优化方法
CN110890768A (zh) 一种低压交流微电网孤岛模式下的功率分配方法
CN113224769B (zh) 考虑光伏多状态调节的多时间尺度配电网电压优化方法
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
CN109888791A (zh) 一种基于混合式配电变压器的主动配电网及其控制方法
CN109120018B (zh) 基于一致性迭代算法的混合配电网分布式控制方法及系统
CN113922354B (zh) 一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法
CN109802423B (zh) 一种直流式互联微网系统及频率与电压控制方法
CN108390387A (zh) 一种动态自律分散协调的源荷调峰控制方法
CN106410819B (zh) 含电压不可行节点的受端电网动态无功优化方法及装置
CN108964150B (zh) 一种基于有限时间控制的交直流混合微电网的无功均分方法
WO2023173698A1 (zh) 一种基于最优潮流的分布式储能多层控制方法
CN115765035A (zh) 一种适应于全时段动态重构的柔性配电网扰动恢复方法
CN115967078A (zh) 一种含分布式光伏的农村配电网电压分布式优化控制方法
CN113988478A (zh) 基于等微增率的直流微电网互联系统分散式经济优化方法
CN112039048A (zh) 一种双极直流微电网系统

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