[發(fā)明專利]一種微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106786550B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫堯;王浩;柳張杰;韓華;粟梅;楊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/46
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法及裝置。所述方法包括：S1，獲取本地輸出電壓和電流，并獲取相鄰微源的輸出電壓和電流；S2，基于成本優(yōu)化控制策略，計算得出每個微源的功率和微增率，通過PI調(diào)節(jié)使得本地的微源微增率和相鄰微源的微增率相等，以使微電網(wǎng)成本最低。本發(fā)明的成本優(yōu)化控制策略，確保系統(tǒng)中低成本的發(fā)電機具有優(yōu)先發(fā)電的權(quán)；通過構(gòu)造拉格朗日函數(shù)獲取每個微源的最優(yōu)發(fā)電功率，通過PI調(diào)節(jié)使微電網(wǎng)中各微源的微增率相等，使整個系統(tǒng)的總發(fā)電成本最低。在此基礎(chǔ)上，基于分布式電壓恢復策略，通過PI調(diào)節(jié)使每個微源的輸出電壓值與輸出電壓參考值相等，來進行電壓恢復。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，諸如太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電和燃料電池等的逐漸開發(fā)和利用，直流(DC)微電網(wǎng)越來越火。與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)具有獨特的優(yōu)點：無需考慮變壓器涌流，頻率同步和無功潮流，具有傳輸容量大，電源可靠性高，系統(tǒng)損耗小等特點。

近年來許多研究者們對DC微網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和經(jīng)濟優(yōu)化水平進行了大量研究。對于能源的管理架構(gòu)可以分為集中式和分布式。集中式管理在經(jīng)濟運行方面具有最大化利益和滿足微電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于微電網(wǎng)運行的優(yōu)化。然而，由于集中式依賴于高強度的通信，這會導致微網(wǎng)的運營成本增加，并且由于太過依賴于通信，可能會導致功率控制差和可靠性低等缺點。

這時，由于高可靠性、易擴展性和簡單的通信網(wǎng)絡(luò)要求等優(yōu)異的特性，分布式控制逐漸取代集中式控制，成為電網(wǎng)中的主流。目前，下垂控制是一種流行的分布式控制策略。對于微電網(wǎng)，下垂概念已被用于控制分層架構(gòu)的主層。作為一種經(jīng)典的分布式控制方法，傳統(tǒng)的下垂控制策略可以在多個微源之間達到功率均分的目的，能確保大容量的微源產(chǎn)生多的功率，而小容量微源則產(chǎn)生較少的功率。

一般來說，微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行可以通過在考慮排放懲罰的情況下優(yōu)化其發(fā)電成本，結(jié)合下垂控制的方法和成本優(yōu)化的目的，現(xiàn)有技術(shù)提出了一系列基于成本的下垂方案來降低微電網(wǎng)的發(fā)電成本。這些方法在一定程度上降低了微電網(wǎng)的發(fā)電成本，是微電網(wǎng)運行優(yōu)化的一個重要里程碑。

然而，在這些方法中存在或多或少的一些缺陷和缺點，包括不能達到成本低的微源多發(fā)電，成本高的微源少發(fā)電的目的；并且微源輸出電壓的波動范圍太大，不能保證電壓質(zhì)量；且微源的成本函數(shù)必須為二次型，不能包含指數(shù)函數(shù)，存在局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法及裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法，包括：

S1，獲取本地輸出電壓和電流，并獲取相鄰微源的輸出電壓和電流；

S2，基于成本優(yōu)化控制策略，計算得出每個微源的功率和微增率，通過PI調(diào)節(jié)使本地微增率和相鄰微源的微增率相等，以使微電網(wǎng)成本最低。

所述一種微電網(wǎng)成本優(yōu)化的分布式控制方法還包括：

S3，基于分布式電壓恢復策略及所述成本優(yōu)化控制策略，調(diào)節(jié)每個微源的輸出電壓值，以使每個微源的輸出電壓值與輸出電壓參考值相等。

具體的，S2中所述成本優(yōu)化控制策略包括：

基于不同類型微源的成本函數(shù)，獲取微電網(wǎng)中所有微源的發(fā)電成本之和；

基于約束條件和所述發(fā)電成本之和，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)并獲取所述目標函數(shù)的最小值，得到所述成本優(yōu)化控制策略，以使每個微源的成本微增率相等。

具體的，所述不同類型微源的成本函數(shù)包括：

柴油發(fā)電機和微型渦輪機的成本函數(shù)為：