[發明專利]基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法

在審

• 申請號: 201710236625.1
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107147102A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 岳東;竇春霞;唐平;孫鋒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京國電南自城鄉電網自動化工程有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于能源互聯網背景下微電網控制領域，尤其涉及一種基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法。

背景技術

近年來，直流分布式發電如光伏、燃料電池和儲能在分布式能源中的占有比例不斷提升；此外，直流負荷也呈上升趨勢，例如電動汽車充電樁的擴建暗示著電動汽車這一直流負荷將廣泛地接入電網。也正由于直流電源和負荷的不斷增長趨勢激發了人們對直流微電網的研究興趣。直流微電網具有以下特點：(i)功率傳輸與分配更加高效，因為直流微電網沒有無功功率傳輸；(ii)相比于交流微電網，直流微電網能更加高效地為直流負荷供電，因為交流微電網為直流負荷供電需要“交流到直流”和“直流到直流”兩次逆變器轉換；而直流微電網只需要“直流到直流”的一次轉換，因此提高了效率。

對微電網的控制而言，普遍采納的的是分層控制方案：即三層控制負責執行分布式發電的優化調度，實現對分布式發電的最佳功率分派；二層控制為了維護電網電壓，基于全微電網的實時動態信息，實時確定和下發給各分布式發電參考電壓值；按照參考電壓或功率，一層執行就地分散動態調節；其中，三層和二層控制屬于基于通信網絡的集中控制，而一層主控是典型的分散控制。對應這個分層集中式控制方案，任何的網絡故障都會導致所對應的單元信息傳輸失敗，勢必影響其他單元的正常運行，甚至導致部分單元系統過載和系統級的不穩定等連鎖故障。

為了克服上述問題，分布式協調控制引起了關注，若分布式協調控制方案被引入到微電網的二次和主控中，對提高系統的可靠性、拓展性和減小通訊壓力等均有明顯作用。無論如何，直流微電網分布式協調控制必須實現兩個控制目標，即全網電壓一致調節和負荷比例分享。全網電壓調節意味著全微電網所有分布式發電單元的母線電壓需要按照上層設定的參考電壓進行一致性調節；負荷比例分享即為按照各分布式發電額定容量比例分享負荷，進而有效避免各分布式發電之間的環流和過載。然而，傳統的分布式下垂控制電壓調節和負荷分享的能力較差，原因之一是低壓線路阻抗產生較大的電壓跌落，原因之二是不同的分布式發電額定電壓的不一致導致了較差的負荷分享。目前上述問題的可行解是基于全網任何兩點都聯通的網絡系統構建集中控制。然而該方案即便改進了控制性能，但降低了控制的可靠性，因為任何線路故障都會搗毀整個系統的控制功能。

為了克服集中式和傳統分布式控制的缺點，本發明提出了基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法，即提高了控制的可靠性，也大幅度提升了全網電壓調節和負荷比例分享的能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足提供了一種基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法，其依托信息網絡系統來決策和執行電壓一致性控制和負荷比例分享。該發明所提出的分布式協調控制充分考慮了信息系統的網絡拓撲切換性和傳輸時滯的不確定性，實現信息物理系統融合環境下的動態穩定性控制。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案

基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法，具體包含如下步驟：

步驟1，構建兩級多智能分布式協調控制架構；

步驟2，設計分布式協調二次控制策略；

步驟3，設計改進的外環下垂控制器；

步驟4，設計內環電壓/電流控制器。

作為本發明基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法的進一步優選方案，所述步驟1具體包含如下步驟：

步驟1.1，將每個分布式發電逆變器控制單元都分別與一個一級單元控制智能體連接；

步驟1.2，將每個一級單元控制智能體與一個二級分布式協調控制智能體連接；

作為本發明基于多智能體的直流微電網網絡化分布式協調控制方法的進一步優選方案，步驟2所述的設計分布式協調二次控制策略具體包含如下兩個策略：

2.1，電壓一致性控制策略：

其中，u_jv(t)為電壓一致性控制策略，j∈{1,2,…,N}；K_j,σ(t)為電壓控制增益；v_ref為全網電壓一致性調節的參考電壓，v_j(t)為第j個逆變器單元系統的母線電壓，v_k(t)為第k個逆變器單元系統的母線電壓；j∈{1,2,…,N}，v_j(t)＝0,if t＜0；

2.2，負荷電流比例分享控制策略：