一種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，包括：步驟10)獲取微電網(wǎng)的總功率缺額：當(dāng)孤島模式的微電網(wǎng)發(fā)生功率缺失故障時，多代理系統(tǒng)監(jiān)測到整個微電網(wǎng)的功率擾動，得到微電網(wǎng)的總功率缺額；步驟20)實現(xiàn)總功率缺額的共享；步驟30)測算本地切負(fù)荷的成本和邊際成本；步驟40)測算每個負(fù)荷的減載量：采用平均一致算法進(jìn)行切負(fù)荷的分散式成本優(yōu)化，得到每個負(fù)荷的減載量；步驟50)進(jìn)行切負(fù)荷操作，實現(xiàn)孤島微電網(wǎng)的分散式最優(yōu)減載，使微電網(wǎng)頻率恢復(fù)到額定值。該控制方法是一種完全的分散式控制方法，實現(xiàn)全局信息的分散式共享，并考慮成本和邊際成本，進(jìn)行精確切負(fù)荷量的減載，進(jìn)行精確的切負(fù)荷成本優(yōu)化。
【專利說明】-種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電網(wǎng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù) 荷成本的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地球資源的日漸衰竭以及人們對環(huán)境問題的關(guān)注，可再生能源的接入越來越 受到世界各國的重視。微電網(wǎng)是一種在能量供應(yīng)系統(tǒng)中增加可再生能源和分布式能源滲透 率的新興能量傳輸模式，其組成部分包括不同種類的分布式能源、各種電負(fù)荷和/或熱負(fù) 荷的用戶終端以及相關(guān)的監(jiān)控、保護(hù)裝置。
[0003] 微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必須的控制；微 電網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全 等的要求。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間通過公共連接點(diǎn)進(jìn)行能量交換，雙方互為備用，從而提供了 供電的可靠性。由于微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散系統(tǒng)，與負(fù)荷的距離較近，可以增加本地供電 的可靠性、降低網(wǎng)損，大大增加了能源利用效率，是一種符合未來智能電網(wǎng)發(fā)展要求的新型 供電模式。
[0004] 未來的電力系統(tǒng)中將會有更多的包括并網(wǎng)模式和孤島模式的微電網(wǎng)。由于分布式 可再生發(fā)電單元的隨機(jī)性和不確定性以及微電網(wǎng)的低慣量，孤島模式的微電網(wǎng)更可能發(fā)生 擾動。因此，發(fā)電和負(fù)荷的突變對孤島模式的微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定提出了挑戰(zhàn)。目前，有許多 研究關(guān)注自適應(yīng)的智能的減載策略，以避免由切負(fù)荷不當(dāng)引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定?；诙啻?的切負(fù)荷方法被引進(jìn)以獲得自適應(yīng)的減載，其控制方式包括集中式和分散式協(xié)同控制。然 而，集中式控制需要一個中央控制器，需要處理大量的數(shù)據(jù)，容易發(fā)生故障。而且，考慮到間 歇性的可再生能源的不確定性，發(fā)電的波動可能導(dǎo)致意外的結(jié)構(gòu)變化，這就進(jìn)一步加大了 集中控制的負(fù)擔(dān)。此外，主從式分散式控制方法，由于使用了領(lǐng)導(dǎo)者或者虛擬領(lǐng)導(dǎo)者來采集 處理信息，類似的故障或攻擊可能發(fā)生在領(lǐng)導(dǎo)者上，對系統(tǒng)性能和可靠性造成了影響。由于 分布式可再生發(fā)電單元的隨機(jī)性和不確定性以及微電網(wǎng)的低慣量，孤島模式的微電網(wǎng)更可 能發(fā)生擾動。因此，發(fā)電和負(fù)荷的突變對孤島模式的微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定提出了挑戰(zhàn)。
[0005] -種完全的分散式控制方法應(yīng)包含以下優(yōu)點(diǎn)，抗不確定干擾和獲得完整的分散式 數(shù)據(jù)更新的能力，可以實現(xiàn)高效的信息共享，最終實現(xiàn)更快的決策和操作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷 成本的控制方法，該控制方法是一種完全的的分散式控制方法，實現(xiàn)全局信息的分散式共 享，并考慮成本和邊際成本，進(jìn)行精確切負(fù)荷量的減載，能夠滿足分布式單元即插即用操作 的需求。
[0007] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本 的控制方法，該方法包括下述步驟：
[0008] -種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，該控制方法包括下述步驟：
[0009] 步驟10)獲取微電網(wǎng)的總功率缺額：微電網(wǎng)采用多代理系統(tǒng)，多代理系統(tǒng)包括兩 層：第一層為用于實現(xiàn)分散式的全局信息的采集與共享的信息共享層；第二層為用于實現(xiàn) 分布式發(fā)電單元和負(fù)荷的控制的本地控制層；多代理系統(tǒng)中共有η個代理；各代理通過第 一層獲取全局信息，通過第二層直接實現(xiàn)分布式發(fā)電單元和負(fù)荷的控制；當(dāng)孤島模式的微 電網(wǎng)發(fā)生功率缺失故障時，多代理系統(tǒng)監(jiān)測到整個微電網(wǎng)的功率擾動，得到微電網(wǎng)的總功 率缺額；
[0010] 步驟20)實現(xiàn)總功率缺額的共享：在第一層中，基于平均一致算法進(jìn)行分散式全 局信息分享，實現(xiàn)總功率缺額在多代理系統(tǒng)中的共享；
[0011] 步驟30)測算本地切負(fù)荷的成本和邊際成本：在第二層中，每個代理依據(jù)式（5)測 算出本地切負(fù)荷的成本，同時，依據(jù)式（6)測算出本地切負(fù)荷的邊際成本：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，其特征在于，該控制方法包括下 述步驟： 步驟10)獲取微電網(wǎng)的總功率缺額：微電網(wǎng)采用多代理系統(tǒng)，多代理系統(tǒng)包括兩層： 第一層為用于實現(xiàn)分散式的全局信息的采集與共享的信息共享層；第二層為用于實現(xiàn)分布 式發(fā)電單元和負(fù)荷的控制的本地控制層；多代理系統(tǒng)中共有η個代理；各代理通過第一層 獲取全局信息，通過第二層直接實現(xiàn)分布式發(fā)電單元和負(fù)荷的控制；當(dāng)孤島模式的微電網(wǎng) 發(fā)生功率缺失故障時，多代理系統(tǒng)監(jiān)測到整個微電網(wǎng)的功率擾動，得到微電網(wǎng)的總功率缺 額； 步驟20)實現(xiàn)總功率缺額的共享：在第一層中，基于平均一致算法進(jìn)行分散式全局信 息分享，實現(xiàn)總功率缺額在多代理系統(tǒng)中的共享； 步驟30)測算本地切負(fù)荷的成本和邊際成本：在第二層中，每個代理依據(jù)式（5)測算出 本地切負(fù)荷的成本，同時，依據(jù)式（6)測算出本地切負(fù)荷的邊際成本：
式中，Q表示第i個代理切負(fù)荷的成本函數(shù)，CMc;i表示第i個代理切負(fù)荷的邊際成本函 數(shù)；是函數(shù)中二次項系數(shù)；k2是函數(shù)中一次項系數(shù)；Ρμ表示第i個代理的切負(fù)荷量，μ i 表示切負(fù)荷意愿的變量； 步驟40)測算每個負(fù)荷的減載量：采用平均一致算法進(jìn)行切負(fù)荷的分散式成本優(yōu)化， 得到每個負(fù)荷的減載量； 步驟50)進(jìn)行切負(fù)荷操作：根據(jù)步驟40)得到的每個負(fù)荷的減載量，進(jìn)行切負(fù)荷操作， 實現(xiàn)孤島微電網(wǎng)的分散式最優(yōu)減載，使微電網(wǎng)頻率恢復(fù)到額定值。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，其特征在于， 所述的步驟20)包括以下過程：利用式（1)迭代計算出每個代理的功率缺額，直至所有代理 的功率缺額相等時，完成總功率缺額在多代理系統(tǒng)中的共享：
代理 式（1)其中，滿足式⑵和 微電網(wǎng) 式⑶：
式（2)
式⑶
式中，
表示代理i在k+1次迭代時共享的信息，
表示代理i在k次迭代時共享 的信息，
為代理j在k次迭代時共享的信息，Pi表示多代理系統(tǒng)中的代理i的狀態(tài)變量； i = 1、2、. . .、n, j = 1、2、. . .、n, k為離散時間指數(shù)；
表示k+Ι次迭代時的信息共享矩 陣，P[k]為k次迭代時的信息共享矩陣，W為校正矩陣，如式（4)所示；是W矩陣的第（i， j)個元素，當(dāng)代理i和j有通信線路連接時，不等于0,否則Wij = 0 為代理i相鄰的 代理的合集，叫為與代理i相鄰的代理數(shù)目；η」為與代理j相鄰的代理數(shù)目；Θ是影響平 均一致算法收斂速度的收斂因子，0 < Θ < 1 ;t表示時間；Wu表示W(wǎng)矩陣的第（1，j)個元 素，wn表示W(wǎng)矩陣的第（l，i)個元素，w ln表示W(wǎng)矩陣的第（l，n)個元素，wn表示W(wǎng)矩陣的 第（i，l)個元素，win表示W(wǎng)矩陣的第（i，n)個元素，w nl表示W(wǎng)矩陣的第（n，l)個元素，wni 表示W(wǎng)矩陣的第（n，i)個元素，wnj表示W(wǎng)矩陣的第（n，j)個元素。
3. 按照權(quán)利要求1所述的用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，其特征在于， 當(dāng)微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，利用式（2)和式（3)對進(jìn)行更新。
4. 按照權(quán)利要求1所述的用于降低孤島微電網(wǎng)切負(fù)荷成本的控制方法，其特征在于， 所述的步驟40)中，切負(fù)荷的分散式成本優(yōu)化目標(biāo)為式（7)所示，平均一致算法中的約束條 件如式（8)所示，平均一致算法中的迭代計算如式（9)所示，
式中，Q表示第i個代理切負(fù)荷的成本函數(shù)，CTra表示微電網(wǎng)切負(fù)荷的總成本，μ i表示 切負(fù)荷意愿的變量，表示第i個代理的切負(fù)荷量，Pu是微電網(wǎng)的切除的負(fù)荷總量，Pe表 示微電網(wǎng)的總發(fā)電量，匕表示微電網(wǎng)的總負(fù)荷量，P u，Max表示微電網(wǎng)中負(fù)荷的最大切除量； CMci[k+1]為代理i在第k+Ι次迭代時,切負(fù)荷的邊際成本；CMc;i [k]為代理i在第k次迭代時， 切負(fù)荷的邊際成本;W為校正矩陣；CMc;i表示第i個代理切負(fù)荷的邊際成本；C M。，。為邊際成本 的平均值；當(dāng)所有負(fù)荷的邊際成本漸近收斂于一個共同的值CMcUAC;A時，C Mc;1 = CMc;2 =...= Qfci =…=cMe，IAC;A，得到每個負(fù)荷的減載量。
【文檔編號】H02J13/00GK104218681SQ201410508535
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】柳偉, 薛帥, 顧偉, 陳明 申請人:東南大學(xué)