一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)及多微電網(wǎng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 不同微電網(wǎng)的負(fù)荷情況和發(fā)電成本不同，協(xié)調(diào)分配多個(gè)微電網(wǎng)的功率，能夠更加 充分地利用各微電網(wǎng)的資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 微電網(wǎng)采用分層控制架構(gòu)，二級(jí)控制可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)各分布式電源的邊際成本相 等。引入三級(jí)控制協(xié)調(diào)優(yōu)化多個(gè)微電網(wǎng)間的功率流動(dòng)，可以降低多微電網(wǎng)的總發(fā)電成本，提 高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。集中式三級(jí)控制，依賴中心控制器采集所有信息，通信量大，對(duì)通信線路要 求高，并且易發(fā)生單點(diǎn)故障，可靠性較低。
[0004] 研發(fā)成本低，且運(yùn)行穩(wěn)定的控制方法，成為了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行控制方法，采用分布式三級(jí)控制，將控制器分布在各個(gè)微電網(wǎng)中，通過少量的信息交 互，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
[0006] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行控制方法，其特征在于，使用微電網(wǎng)分布式三級(jí)控制，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)為微電網(wǎng)中每個(gè)分布式電源分配逆變器控制器;選擇邊際成本最高的分布式電 源配置該微電網(wǎng)的網(wǎng)控制器，定義該邊際成本最高的分布式電源的逆變器控制器為樞紐控 制器；
[0008] 具體的，微電網(wǎng)中每臺(tái)電源有一個(gè)逆變器控制器，每個(gè)微電網(wǎng)有一個(gè)網(wǎng)控制器。比 較邊際成本大小，選擇最高的為樞紐控制器，主要是為了避免該分布式電源功率達(dá)到最大 值，導(dǎo)致其邊際成本不能代表微電網(wǎng)的邊際成本。三級(jí)控制是在微電網(wǎng)內(nèi)各電源邊際成本 一致的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以樞紐控制器的本地邊際成本代表了微電網(wǎng)的邊際成本。
[0009] 所述逆變控制器通過每一個(gè)微電網(wǎng)的網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互;所述網(wǎng)控制器 間通過微電網(wǎng)之間的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互；
[0010] 2)所述網(wǎng)控制器從樞紐控制器處獲得該微電網(wǎng)的邊際成本和平均電壓信息，通過 微電網(wǎng)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，與鄰居網(wǎng)控制器交互邊際成本和電壓信息;通過一致性算法，獲取 多微電網(wǎng)的平均邊際成本和平均電壓，并反饋給相應(yīng)的樞紐控制器;通過一致性算法獲取 的平均值是所有微電網(wǎng)的平均值。
[0011] 3)所述樞紐控制器通過網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，將步驟2)中獲得的平均邊際成本和平均電 壓信息廣播到每個(gè)逆變器控制器，用于本地的三級(jí)控制。
[0012] 進(jìn)一步的，所述獲得邊際成本和平均電壓信息的步驟如下：
[0013] 以一個(gè)微電網(wǎng)m為例，微電網(wǎng)m的網(wǎng)控制器從樞紐控制器(設(shè)其編號(hào)為1)處采集邊 際成本Lm[0]及該微電網(wǎng)的平均電壓Um[0]信息;鄰居網(wǎng)控制器同樣采集本地信息;微電網(wǎng)m 的網(wǎng)控制器與鄰居網(wǎng)控制器交互信息，按公式(1)進(jìn)行一致性迭代，更新Lm[k]及Um[k]，重復(fù) 信息交互及迭代，收斂得到多微電網(wǎng)的平均邊際成本L ave和系統(tǒng)平均電壓Uave，將其輸出給 樞紐控制丨翌.
[0014] ⑴
[0015]由于三級(jí)控制是在微電網(wǎng)內(nèi)各電源邊際成本一致的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以樞紐控制 器的本地邊際成本代表了微電網(wǎng)的邊際成本，網(wǎng)控制器采集的本地邊際成本信息：
[0016]
[0017] 式中，
[0018] dmj為一致性算法的雙隨機(jī)矩陣中的元素；
[0019] Lm[k]和Um[k]為微電網(wǎng)m在第k次迭代時(shí)的邊際成本和電壓值；
[0020] af、紀(jì)為微電網(wǎng)m的樞紐控制器1的成本系數(shù)；
[0021] Pim為分布式電源1的輸出功率；
[0022] nm為微電網(wǎng)m內(nèi)輸出未達(dá)到閾值的分布式電源的數(shù)目；
[0023] N為微電網(wǎng)的數(shù)目。
[0024] 此輪一致性迭代過程結(jié)束，重復(fù)以上過程，實(shí)時(shí)更新多微電網(wǎng)的平均邊際成本Lave 和系統(tǒng)平均電壓Uare信息，以用于微電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制。
[0025] 進(jìn)一步的，步驟3)具體包括以下步驟：
[0026] 以微電網(wǎng)m為例，k = 0時(shí)，微電網(wǎng)m的樞紐控制器(1)將由網(wǎng)控制器獲得的平均邊際 成本Lave、系統(tǒng)平均電壓IW以及常數(shù)1信息作為本地信息;相鄰逆變器控制器采集的本地平 均邊際成本、系統(tǒng)平均電壓和常數(shù)信息均設(shè)置為〇;微電網(wǎng)m的樞紐控制器(1)與相鄰逆變器 控制器交互信息，利用一致性算法按公式(3)、（4)和(5)進(jìn)行迭代，更新I/"、{// H、C,w信息； 再交互I/H[k]，[T[k]，C/H[k]信息進(jìn)行一致性迭代，收斂使得各逆變器控制器得到L ave/nm、
Uave/nm和 1 'η-'蘭自·
[0027]
[0028] 其中，微電網(wǎng)m的樞紐控制器（1)本地邊際成本信息：#[0] = !>_,相鄰逆變器控制 器本地邊際成木d f[A_]= 0: /二丨,…
[0029]
[0030]其中，微電網(wǎng)m的樞紐控制器(1)本地電壓信息：l/；"[0] = IZimr，相鄰逆變器控制器本 地電壓信息：二_〇;:纟=··_~，勤?;
[0031] 「00321 其中，微電網(wǎng)m的樞紐控制器(1)本地信息：CT[0]= 1,相鄰逆變器控制器本地信息：
[0033] 式中，
[0034] du為一致性算法的雙隨機(jī)矩陣中的元素；
[0035] nm為微電網(wǎng)m內(nèi)輸出未達(dá)到閾值的分布式電源的數(shù)目；
[0036] A/"閑和(，[/：]為微電網(wǎng)m的分布式電源i在第k次迭代時(shí)的邊際成本和電壓值；
[0037] 各逆變器控制器按公式(6)和(7)得到所需Lave和Uave信息，再根據(jù)公式(8)得到目 標(biāo)有功功率信息，用于本地分布式電源的三級(jí)控制；
[0038]
[0039]
[0040]
[0041 ]式中，
[0042] ，為微電網(wǎng)m分布式電源i的成本系數(shù)；
[0043] Cax為微電網(wǎng)m中分布式電源i最大允許發(fā)電功率；
[0044] 叫二為閾值功率，取e = 〇.9;
[0045] 設(shè)定分布式電源功率閾值β·/":,1)，控制時(shí)采取功率判斷策略：由平均邊際 成本得到目標(biāo)有功功率，判斷其是否越限，若越限，將其限制在閾值，該分布式電源達(dá)到飽 和狀態(tài)，退出一致性網(wǎng)絡(luò)，因此相鄰逆變器控制器的鄰居數(shù)目少了 1個(gè)，應(yīng)相應(yīng)修改一致性 矩陣，再參與一致性迭代。
[0046] 進(jìn)一步的，包括對(duì)一級(jí)下垂控制參考電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟：
[0047] 利用目標(biāo)有功功率/TL與分布式電源實(shí)際輸出有功功率乃?進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到有功 電壓調(diào)節(jié)量5?，優(yōu)化一級(jí)控制的參考電壓；
[0048]調(diào)節(jié)有功功率的過程中，如電壓越限，基于系統(tǒng)平均電壓Uave與額定電壓Un利用PI 調(diào)節(jié)得到電壓修正量士，修正一級(jí)控制的參考電壓，對(duì)各分布式電源同步進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)， 使系統(tǒng)平均電壓穩(wěn)定在額定值；
[0049] s是控制方式選擇位，當(dāng)分布式電源輸出有功功率未達(dá)到閾值時(shí)，令S = 1，參與電 壓調(diào)節(jié)；當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，令s = 0,不參與電壓調(diào)節(jié)。
[0050] 有益效果:本發(fā)明提供的一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0051] 1)通過采用分布式三級(jí)控制，各節(jié)點(diǎn)地位對(duì)等，不存在中心控制器，可以克服集中 控制可靠性不高的缺點(diǎn)，同時(shí)，基于稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，通信線路和通信量都較少，對(duì)通信線路 要求低，具有較高的可靠性及可擴(kuò)展性。
[0052] 2)該多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行控制方法，對(duì)微電網(wǎng)間功率流動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控 制，實(shí)現(xiàn)多個(gè)微電網(wǎng)的各分布式電源的邊際成本共同一致，有效降低系統(tǒng)總發(fā)電成本，且使 系統(tǒng)平均電壓恢復(fù)至額定值，多微電網(wǎng)能夠經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0053] 3)微電網(wǎng)間及微電網(wǎng)內(nèi)都采用分布式方式進(jìn)行信息交互:將網(wǎng)控制器分布在各個(gè) 微電網(wǎng)中，只需鄰居控制器間交互信息;樞紐控制器通過網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，采用分布式的方式 將信息傳遞到網(wǎng)內(nèi)各逆變器控制器。這種雙層分布式控制策略完全不需要集中控制器，可 靠性和可擴(kuò)展性較高。；
【附圖說明】
[0054] 圖1是多微電網(wǎng)的分布式控制通信拓?fù)鋱D；
[0055] 圖2是微電網(wǎng)的網(wǎng)控制器控制架構(gòu)圖；
[0056]圖3是逆變器控制器控制架構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0058] 如圖1所示為一種多微電網(wǎng)分布式經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制方法。
[0059] (1)該控制方法主要涉及微電網(wǎng)三級(jí)控制，建立在二級(jí)控制已使得微電網(wǎng)內(nèi)各分 布式電源的邊際成本一致的基礎(chǔ)上。
[0060] (2)如圖1所示，為微電網(wǎng)中每個(gè)分布式電源分配逆變器控制器（1，2, ···，」），選擇 邊際成本最高的分布式電源配置該微電網(wǎng)的網(wǎng)控制器(MG1)，該分布式電源的逆變器控制 器可稱作樞紐控制器。各逆變器控制器通過網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，網(wǎng)控制器通過網(wǎng) 間通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。通信網(wǎng)絡(luò)都是稀疏網(wǎng)絡(luò)，不存在中心節(jié)點(diǎn)。
[0061] (3)多微電網(wǎng)的分布式策略:微電網(wǎng)的網(wǎng)控制器從樞紐控制器處獲取邊際成本及 平均電壓信息，通過微電網(wǎng)間的通信網(wǎng)絡(luò)，與鄰居網(wǎng)控制器交互邊際成本和電壓信息，然后 通過一致性算法獲得多微電網(wǎng)的平均邊際成本及平均電壓，并反饋給本地的樞紐控制器。
[0062] (4)樞紐控制器通過網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，將多微電網(wǎng)的平均邊際成本和平均電壓信息 廣播到各個(gè)逆變器控制器，用于本地三級(jí)控制，通過優(yōu)化一級(jí)控制的參考電壓，進(jìn)行多微電 網(wǎng)功率的經(jīng)濟(jì)分配，實(shí)現(xiàn)各分布式電源的邊際成本一致，降低多微電網(wǎng)的總發(fā)電成本，并使 系統(tǒng)平均電壓恢復(fù)至額定值，實(shí)現(xiàn)多微電網(wǎng)聯(lián)合經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0063] 2.多微電網(wǎng)的分布式策略如下：
[0064] 以微電網(wǎng)m為例，微電網(wǎng)m的網(wǎng)控制器從樞紐控制器(設(shè)其編號(hào)為1)采集本地邊際 成本Lm[0]及該微電網(wǎng)的平均電壓U m[0]信息;鄰居網(wǎng)控制器同樣采集本地信息;微電網(wǎng)m的 網(wǎng)控制器與鄰居網(wǎng)控制器交互信息，按公式(1)進(jìn)行