[發明專利]一種基于改進多智能體一致性算法的風電場有功調度方法

有效

• 申請號: 201810442916.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108512258B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 姚琦;胡陽;劉吉臻
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種基于改進多智能體一致性算法的風電場有功調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：改進變比例功率分配算法，實現風電場內風機的有功功率分配；

步驟2：依據風功率預測信息構建風電場內風機的實時動態分組方法，對場內風機進行分組，并對不同組風機進行調控；

步驟3：建立基于多智能體一致性的完全分布式實現算法，調整風機的有功出力；

步驟4：基于功率分配算法，建立一致性變量的分段虛擬更新方法，對風電場內的不同組風機進行有功調節與控制，具體包括以下子步驟：

步驟401：為各臺風機的有功輸出定義參考值，構造多智能體一致性算法的輔助變量，并計算輔助變量的初始值；

步驟402：建立一致性變量的分段虛擬更新規則，使不同組風機先后參與有功調節，當風機處于虛擬更新狀態時，僅更新風機的輔助變量，不對其進行有功調節；

所述改進變比例功率分配算法是在變比例算法的基礎上，將有功調度指令的變化量按一定比例分配給各臺風機，通過對不同運行狀態下的風機賦予不同比例，其計算公式如下：

式中，為本周期調控前第i臺風機有功功率，P_D,i為本周期調控中第i臺風機的有功調節裕度，r_i為本次調控第i臺風機的功率分配系數，在同一周期內不參與調節的機組的功率分配系數r_i均取值為0；為改進變比例分配算法中第i臺風機有功功率指令；

其中，功率分配系數r_i的計算公式為：

式中，R1、R2、R3為一個控制周期內優先級依次降低的各風機組，當電網調度指令高于全場實時功率時，R1為功率上升組；當電網調度指令低于全場實時功率時，R1為功率下降組；為各組參與調度的風機在該控制周期內的功率調節裕度之和；為第Ri組參與調度的風機在該控制周期內的功率調節裕度之和；

基于風電場有功控制的全場有功功率平衡約束為：

|P_ref-P_M|≤ξ

式中，P_ref為調度下發的參考功率值，P_M為風電場實時功率值，ξ為風電場功率偏差閾值；

基于單臺風電機組在控制周期內的有功輸出約束為：

式中，P_m,i為風電場中第i臺機組的有功功率，為該風機所處風況下的最大發電能力，為該風機所處風況下的最小發電能力；

基于風機啟停時間約束為：一段時間內僅限完成一次啟停狀態的轉換；

對于風電場，在一個控制周期內需要調節的功率為：

對于單臺風機，在一個控制周期內的功率調節裕度為：

對于本周期處于停機且可開機狀態的風機，其功率調節裕度為：

式中，P_ref為調度下發的參考功率值；為本周期調控前第i臺風機有功功率；為本周期調控中第i臺風機的有功增加裕度；為本周期調控中第i臺風機的有功降低裕度；P_m,i為風電場中第i臺機組的有功功率；為第i臺風機所處風況下的最大發電能力；為第i臺風機所處風況下的最小發電能力；

所述步驟401的具體步驟如下：

(1)確定各臺風機的有功輸出參考值，包括μ_1,i、μ_2,i、μ_3,i；

(2)定義一致性輔助變量為：

當ΔP_ref≥0時，

當ΔP_ref＜0時，

式中，y_i[k]、z_{p_i}[k]、z_{m_i}[k]為第i臺風機的輔助狀態變量，為由y_i[k]組成的矩陣、為由z_{p_i}[k]、z_{m_i}[k]組成的矩陣，k為迭代次數，i為風機編號；

(3)計算風機輔助變量初始值：

假設風電場的風機總數為n，且有l臺風機能夠獲取調度有功參考值指令和全場有功出力信息，ln，則這部分風機的輔助變量初始值為：

y_i[0]＝ΔP_ref/l

對于不能獲取調度有功參考值指令和全場有功出力信息的風機，其輔助變量初始值為：

y_i[0]＝0

式中，μ_1,i、μ_2,i、μ_3,i分別為第i臺風機的可開機標識、運行標識、風速變化標識，取值為1或0，為本周期調控中第i臺風機的有功增加裕度，為本周期調控中第i臺風機的有功降低裕度；

其中，輔助變量y_i的初始值之和為當前周期所需調節的有功功率值；輔助變量z_{p_i}和z_{m_i}的初始值為當前有功控制目標下風機的功率調節裕度；

所述步驟402建立的一致性變量的分段虛擬更新規則為：

1)建立更新輔助變量的數學模型：

式中，y_i[k+1]為第k+1次迭代后第i臺風機的輔助變量y，y_j[k]為第k次迭代后第j臺風機的輔助變量y，z_{p_i}[k+1]為第k+1次迭代后第i臺風機的輔助變量z_p，z_{p_j}[k]為第k次迭代后第j臺風機的輔助變量z_p，為根據風電場通訊系統拓撲圖的拉普拉斯矩陣計算得到的迭代矩陣；p_ij為迭代矩陣第i行第j列的元素；η_1,i,η_2,i為分段狀態信號，在進入第二階段和第三階段的第一次更新中取值為1，其他時間段均取值為0；

2)計算功率分配系數，其計算方法如下：

當y_i(k)≥0時，h_i[k]＝[1,0]^T

當y_i(k)＜0時，h_i[k]＝[0,1]^T

式中，為虛擬功率分配系數，λ為分組系數，當λ取0時風機處于虛擬更新狀態，為輔助變量y_i(k)組成的矩陣，為輔助變量z_i(k)組成的矩陣，為根據確定的系數矩陣；

3)依據更新結束條件判斷風機是否結束更新，若滿足更新結束條件，則r_{v_i}[k]＞1，表示已參加有功調節機組的功率調節裕度不能滿足調度需求，需要未參加調節機組加入更新，反之結束更新；所述更新結束條件設置為：

|r_i[k+1]-r_i[k]|≤ζ

式中，r_i[k]為第k次迭代后第i臺風機的功率分配系數，r_i[k+1]為第k+1次迭代后第i臺風機的功率分配系數，ζ為一個大于0的定值；

4)更新完成后，各機組的功率分配系數表示為：

其中，

式中，σ_1,i和σ_2,i分別為第i臺風機的輔助變量是否進入第二、第三階段更新時的標志，當風機輔助變量進入相應更新階段時取值為1，反之為0；

5)由更新輔助變量獲得各臺風機的功率參考值為：