[發明專利]基于有限時間一致性的多微網分布式優化協調控制方法

有效

• 申請號: 202310046404.3
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN115800404B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張騰飛;程奕凌;宋健京;周霞;蔡子赟;于洋;劉明祥;解相朋;楊楊;杜紅衛;蔡月明
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/00;H02J3/16;H02J3/24;H02J3/06;H02J13/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

本發明屬于多微網協調控制技術領域，公開了基于有限時間一致性的多微網分布式優化協調控制方法，包括：所提方法由微電網間通信網絡和微電網內通信網絡支撐；結合下垂控制，引入頻率/電壓二次調節和三次經濟調度，三次經濟調度包括微電網間經濟調度和微電網內經濟調度；分布式電源代理在微電網內通信網絡上通過一致性迭代更新下垂控制參數，完成頻率/電壓二次調節和微電網內經濟調度，微電網代理在微電網間通信網絡上通過一致性迭代計算各微電網的最優出力，完成微電網間經濟調度；根據參與因子調整分布式電源出力，避免微電網的不確定性影響優化效果。本發明收斂速度快，可同時實現多個控制目標，在多微網的協調控制領域中具有良好的性能。

技術領域

本發明屬于多微網協調控制技術領域，具體是涉及基于有限時間一致性的多微網分布式優化協調控制方法。

背景技術

在化石燃料枯竭以及“碳中和”目標的全球背景下，傳統電力系統正積極向以可再生能源為主體的新型電力系統發展。通過就地消納可再生能源，微電網(Microgrid,?MG)為分布式電源(Distributed?Generation,?DG)接入配電網提供了橋梁。同時多個臨近的微電網可通過互聯形成多微網系統，通過微電網間的相互支撐可以提高運行的可靠性以及可再生能源的利用率；但是與單個微電網相比，多微網系統的控制更加復雜，需要同時考慮微電網之間的協調優化以及分布式電源的頻率/電壓穩定。

集中式分層控制被廣泛地應用到多微網系統的控制中，一般分為三層：一次（下垂控制）、二次（頻率/電壓調節）和三次（經濟調度）控制，如文獻[CHE?Liang,?SHAHIDEHPOURMohammad,?ALABDULWAHAB?Ahmed,?et?al.?Hierarchical?coordination?of?a?communitymicrogrid?with?AC?and?DC?microgrids[J].?IEEE?Transactions?on?Smart?Grid,2015,?6(6):?3042-3051.]公開了一種集中式分層協調策略，用于控制多微網系統的功率分配以及頻率/電壓調節，但集中式控制依賴控制中心收集信息、優化求解并下發指令，這會增加求解時間并降低單點故障的魯棒性，同時無法滿足分布式電源廣泛接入下系統的“即插即用”需求。與集中式控制相比，分布式控制具備良好的魯棒性、擴展性以及均勻的計算負擔。基于多代理系統(Multi-Agent?System)的一致性算法是實現分布式控制的有效方法之一，如文獻[ZAERY?Mohamed,?WANG?Panbao,?WANG?Wei,?et?al.?Distributed?globaleconomical?load?sharing?for?a?cluster?of?DC?microgrids[J].?IEEE?Transactionson?Power?Systems,?2020,?35(5):?3410-3420.]基于一致性算法計算全局最優成本微增率，最小化了多微網系統的整體運行成本。收斂性能是一致性迭代過程中的一項重要指標，但現有研究加快收斂速度的手段大多聚焦于設計最優的通信拓撲，如文獻[MONDALSabyasachi,?TSOURDOS?Antonios,?Optimal?topology?for?consensus?using?geneticalgorithm[J],?Neurocomputing,?2020,?404:?41-49.]針對網絡設計提出了一種考慮收斂性能的多目標優化準則，用于微電網的分布式二次電壓調節。然而在多微網系統中，類似于微電網或分布式電源投切的“即插即用”行為非常頻繁，原本設計的最優通信拓撲在這種情況下會不適用，所以設計能加快收斂速度并且抗干擾能力強的有限時間一致性協議是非常必要的。此外，多微網系統的經濟調度問題最顯著的特點是不僅需要考慮各微電網自身的優化運行，還需要保證微電網間的功率互濟滿足調度策略，如文獻[WU?Kunming,?LIQiang,?Z.?CHEN?Ziyun,?et?al.?Distributed?optimization?method?with?weightedgradients?for?economic?dispatch?problem?of?multi-microgrid?systems[J],Energy,?2021,?222:?119898.]將多微網的經濟調度問題建模為雙層優化問題，并且利用加權矩陣處理約束條件；在經濟調度問題中，可再生能源出力和負荷需求通常是基于其預測值處理的，即在某個調度時段內將其視為不變常數，但是在負載變化和可再生能源波動的情況下，多微網容易失去經濟運行甚至穩定性；在面對不確定性時如何實時保持最佳運行點尚缺乏研究。