[發明專利]一種孤島型微電網分布式協同控制方法

有效

• 申請號: 201911029104.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110854927B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李功新;林靜懷;李澤科;范海威;徐志光;邵振國;陳建洪;陳澤文;鄧宏杰
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;福州大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/48;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種孤島型微電網分布式協同控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、根據孤島型微電網的分布式電源與BESSs的分布情況，建立分布式協同通信網絡，實現兩者間的協同控制，以滿足孤島型微電網的功率平衡；

步驟S2、搭建孤島型微電網分布式電源的經濟調度數學模型，采用一致性算法，使得分布式電源滿足等微增率準則，即發電成本最小；

步驟S3、采用一致性算法，將各電池儲能系統荷電狀態視為一致性變量，計算BESSs的荷電狀態平均值；

步驟S4、采用基于荷電狀態的p-f下垂控制方法，調節BESSs的輸出功率，使得BESSs的荷電狀態保持平衡；

所述步驟S1具體實現過程為：根據孤島型微電網的分布式電源與BESSs的分布情況，隨機選擇領導者分布式電源與領導者BESS建立分布式協同通信網絡；其中，領導者分布式電源用于接收上一級的電力調度命令，并計算最優耗量微增率，同時向相鄰分布式電源傳遞信息；領導者BESS用于與分布式電源連接，向分布式電源反饋荷電狀態，從而調整分布式電源的輸出功率，使得BESSs的荷電狀態處于正常值；

所述步驟S2具體實現過程為：忽略風機與光伏的發電成本，則微電網總發電成本為所有分布式電源的發電成本，其中，單個分布式電源的發電成本C_i(P_G,i)表達式為

式中，a_i，b_i，c_i均為成本系數，P_G,i為分布式電源i的輸出功率；

分布式電源的總輸出功率需要滿足電力調度命令的要求，即

式中，P_D為電力調度命令，只能由領導者分布式電源獲取；

根據式(1)和式(2)以及分布式電源輸出功率的上下限，可得分布式電源經濟調度的數學模型，即

其中，采用拉格朗日乘數法求解經濟調度問題，即等量微增率準則，其求解表達式為

式中，u_i為拉格朗日乘子，λ^*為最優耗量微增率；根據拉格朗日乘數法求解最優耗量微增率λ^*，并通過一致性算法，使得各分布式電源處于相同耗量微增率下運行，便可達到發電成本最小；

所述一致性算法表達式如下

λ[t+1]＝Mλ[t] (8)

式中，λ[t+1]＝[λ₁[t+1],…,λ_i[t+1],…,λ_n[t+1]]^T，λ[t]＝[λ₁[t],…,λ_i[t],…,λ_n[t]]^T，分別代表智能體在t+1和t的狀態，即一致性變量；M為雙隨機矩陣，其構造方式與智能體之間的拓撲結構有關；

其中，A-D和M的形式如下，

式中，D是n×n的對角出度矩陣，其元素d_ii表示智能體間的外通信鏈數；

對于強連接圖，即智能體間的分布式連接，有可得矩陣M的任意行或任意列的元素和均為1，且其元素代表智能體間的信息權重；

其中，由可得當t趨于無窮時，即λ₁＝…＝λ_i＝…＝λ_n；根據一致性算法，可以將智能體間的其中一狀態經過一定迭代后趨于一致；

所述基于荷電狀態的p-f下垂控制方法的表達式如下

式中，為所有電池儲能系統的荷電狀態平均值，f_i為電池儲能系統i的頻率，f^max與f^min為頻率的上限與下限，是第i個BESS的最大輸出有功功率，m_i是下垂系數，K_p是比例系數；

所述步驟S2具體實現如下：

根據孤島微電網功率的供需關系，判斷BESSs需要提供的有功功率，判斷原則如下

P_loss＝0.05×P_load (15)

其中，BESSs需要提供的輸出功率為負荷功率加上損耗功率再減去分布式電源與新能源發電的功率；

采用基于荷電狀態的p-f下垂控制方法，即改進后的p-f下垂控制方法調節各個BESS的有功輸出，具體為：

采用庫倫定律計算各個BESS的荷電狀態信息，其中計算公式為

SoC_i＝SoC₀-μ∫P_B,idt (17)

式中，SoC_i，SoC₀分別是該時刻的荷電狀態、荷電狀態初始值，

采用一致性算法計算各BESS的荷電狀態平均值取各BESS的荷電狀態作為一致性變量，各BESS先通過通信網絡將自身的荷電狀態信息傳送給相鄰的BESS，各BESS根據自身的荷電狀態與收到鄰居傳來的荷電狀態調整自身的荷電狀態，即根據式(8)和(9)進行迭代，不斷重復這一步驟，最終各BESS的荷電狀態趨于一致，即荷電狀態平均值；

采用上述所求的荷電狀態平均值與該時刻的各BESS的荷電狀態，再通過獲得BESS的頻率，根據式(12)來調節各個BESS的有功輸出；

通過以上過程，孤島型微電網的發電成本達到最低，分布式電源的輸出功率滿足調度要求，電網的功率保持平衡以及BESSs的荷電狀態保持平衡。