[發(fā)明專利]一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)分層控制策略

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010501111.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN111614122A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊秋霞;王煜程;王群;李思佳;崔曉東;黃康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/46;H02J3/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發(fā)明公開了一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)分層控制策略，所述控制策略建立了以下垂控制為主導(dǎo)的一次控制模型負(fù)責(zé)合理分配有功和無功功率，為了解決其造成的電壓和頻率偏差，設(shè)計(jì)了基于集中式事件觸發(fā)的控制策略，利用輔助集中控制器產(chǎn)生DG同步觸發(fā)信號(hào)更新控制輸入，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于分布式事件觸發(fā)的電壓控制策略，并推廣至頻率和有功功率控制，各DG利用自身本地控制器產(chǎn)生異步觸發(fā)信號(hào)以更新各自控制輸入，實(shí)現(xiàn)了完全的分布式事件觸發(fā)控制。與傳統(tǒng)控制策略相比，本發(fā)明減少了無效的采樣信號(hào)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低了二次控制對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)分層控制策略。

背景技術(shù)

清潔可再生能源因其產(chǎn)生和傳遞具有較大的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，導(dǎo)致控制難度也很大，這對(duì)大規(guī)模利用和將其并入主電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)發(fā)電相比，分布式電源(DistributedGeneration，DG)是不僅能夠利用傳統(tǒng)的化石燃料，還能夠利用風(fēng)能、太陽能、生物能等可再生能源，將其轉(zhuǎn)化成綠色干凈的電能接入主網(wǎng)或者直接給用戶供電。由于DG更靠近于用戶，因此降低了傳統(tǒng)集中式輸電方式所引起的線路損耗，節(jié)約了對(duì)于輸變電的投資，減少了其運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)于主網(wǎng)來說，DG的接入能減少電網(wǎng)裝機(jī)總?cè)萘浚{(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷性能，同時(shí)使得電網(wǎng)性能更加平滑，提高了電網(wǎng)的可靠性。因此，科研人員提出了一種新的分布式電源的架構(gòu)——微電網(wǎng)(microgrid)，它是一種新穎的能源資源網(wǎng)絡(luò)化供給與分配模式，為新能源系統(tǒng)的并入提供了方便、實(shí)現(xiàn)了需求側(cè)的科學(xué)管理以及提高了既有能源的利用效率。

對(duì)于微電網(wǎng)這樣一個(gè)多源、多變換的系統(tǒng)，利用簡單的控制架構(gòu)并不能滿足其多樣的控制需求，不能保證良好的控制特性。因此，在過去的幾年中，微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)受到了廣泛關(guān)注。在這種控制架構(gòu)中，將整個(gè)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)分為不同的層級(jí)，各層級(jí)根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式、響應(yīng)速度、控制范圍等的不同用于實(shí)現(xiàn)不同的控制目標(biāo)。一次控制一般采用下垂控制的原理模仿發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻，可以自動(dòng)完成負(fù)荷變化在分布式電源之間的合理分配。類似發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻，設(shè)計(jì)出下垂控制，利用DG輸出有功功率和無功功率分別與相對(duì)應(yīng)的頻率和電壓幅值成線性關(guān)系的原理而進(jìn)行控制，當(dāng)微電網(wǎng)進(jìn)入孤島模式運(yùn)行時(shí)，由于初級(jí)控制的作用，會(huì)造成電壓與頻率的波動(dòng)。因此，需要設(shè)計(jì)二次控制來消除誤差從而使得電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

在多智能體系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在每個(gè)agent上安裝嵌入式微處理器，用于接受鄰居之間的狀態(tài)信息并通過相應(yīng)的控制策略在某些時(shí)刻對(duì)控制器進(jìn)行更新。而常用的更新方式一般有兩種：時(shí)間驅(qū)動(dòng)(time-triggered)和事件觸發(fā)(event-triggered)。時(shí)間驅(qū)動(dòng)采用的是傳統(tǒng)的采樣方法，也就是提前設(shè)定好采樣頻率。例如采用頻率為50Hz，即每隔0.02秒系統(tǒng)進(jìn)行一次采樣更新。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)(達(dá)到一致)時(shí)，又或是若系統(tǒng)的兩個(gè)連續(xù)采樣周期之間的數(shù)據(jù)的大小相差不大時(shí)，如果還按照傳統(tǒng)固定的采樣頻率對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行采樣，就會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)量過大，這不僅增大了處理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，也容易造成通信信道阻塞。而采用事件觸發(fā)的方式，從能量的方面來看，合適的事件觸發(fā)機(jī)制減少了控制器的迭代更新，降低了處理器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，減輕了通信負(fù)擔(dān)，在一定程度上能夠降低能量的消耗。

基于上述分析，本發(fā)明通過結(jié)合事件觸發(fā)機(jī)制的概念，在微電網(wǎng)中構(gòu)建出分層控制的架構(gòu)，即為由下垂控制主導(dǎo)的一次控制和以分布式事件觸發(fā)機(jī)制主導(dǎo)的二次控制，完成對(duì)各個(gè)DG輸出電壓和頻率的控制與補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)分層控制策略，通過建立以下垂控制為主導(dǎo)的一次控制器合理分配有功和無功功率，同時(shí)為了解決其造成的電壓和頻率偏差，提出了以電壓控制為例的基于集中式事件觸發(fā)的控制策略或基于分布式事件觸發(fā)的電壓控制策略進(jìn)行二次控制。與傳統(tǒng)控制策略相比，本發(fā)明基于非周期采樣，減少了無效的采樣信號(hào)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低了二次控制對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴程度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：