一种微电网功率优化控制方法及系统

本发明涉及微电网，具体涉及一种微电网功率优化控制方法及系统。

背景技术：

1、微电网是一种非常适合就近消纳新能源发电的系统手段，在分散式供能、预防突发停电、降低新能源发电成本等方面发挥着积极作用。光伏发电和光热发电是较易获得且分布广泛的新能源发电形式，这两种新能源与电池储能系统或本地负荷（居民负荷、工商业负荷等）相互结合，可以构成既可独立于电网运行，又可以并网实现与电网的交互运行。然而，光伏发电和光热发电均受光照强度、温度、云层厚度等自然因素的影响，导致二者输出功率间歇性和波动性较大，虽然可以依靠电池储能系统进行实时充放电以补充微电网内部的功率差值，但由于储能容量有限，不能很好地保证微电网有功功率与无功功率的平衡；并且，新能源和储能电池的采购成本与发电收益也日益成为投资商和用户关注的焦点；另外，现有的微电网控制方法往往只关注电压、频率、运行经济性等其中的某一方面，存在控制方法单一，控制效果较差等问题。

2、因此亟需一种可以同时实现功率平衡与收益最大化的微电网功率优化控制方法，在保证微电网有功功率与无功功率平衡的前提下，尽量降低整体系统的运行成本，实现微电网电压、频率和经济性的最优控制，提升微电网的稳定运行能力，从而使包含新能源的微电网可以广泛落地应用。

技术实现思路

1、本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种微电网功率优化控制方法及系统。

2、本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种微电网功率优化控制方法，包括步骤如下：

4、s1、针对由电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统组成的微电网，建立离散式功率聚合模型；

5、s2、建立考虑功率平衡和运行成本最优的集中目标函数；

6、s3、设计增广惯性控制器，以实现微电网的有功功率和无功功率在功率平衡基础上的经济最优控制。

7、进一步地，步骤s1具体包括：

8、针对由电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统组成的微电网，建立至少包括电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的有功功率、无功功率、成本、利润的离散式功率聚合模型，通过迭代计算方法计算得出储能、光伏、光热的有功功率矩阵和无功功率矩阵，从而为步骤s2中的集中目标函数的计算提供输入。

9、进一步地，步骤s2具体包括：

10、基于步骤s1中的离散式功率聚合模型的输出结果以及电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的有功功率矩阵的初始值和无功功率矩阵的初始值，建立集中目标函数，在最大化经济收益的基础上计算得出电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的中间控制量，从而为步骤s3中的电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的控制量的计算提供输入。

11、进一步地，步骤s3具体包括：

12、基于步骤s2中的集中目标函数的输出结果，设计增广惯性控制器，对电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的中间控制量进行优化计算，得到电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的控制量，从而实现微电网的有功功率和无功功率在功率平衡基础上的经济最优控制，实现由电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统组成的微电网的稳定运行，保证微电网的频率和电压的稳定，提升微电网最优经济运行能力。

13、进一步地，步骤s1中的离散式功率聚合模型，表示如下：（1）

14、公式（1）中：代表有功功率矩阵；代表电池储能系统输出的有功功率；代表光伏发电系统输出的有功功率；代表光热发电系统输出的有功功率；e代表自然底数；代表虚数单位，； θ代表微电网电压相位角； p1代表电池储能系统的价格； p2代表光伏发电系统的价格； p3代表光热发电系统的价格； q1代表电池储能系统的利润； q2代表光伏发电系统的利润； q3代表光热发电系统的利润； r1代表电池储能系统的损耗价格； r2代表光伏发电系统的损耗价格； r3代表光热发电系统的损耗价格； y=[ y1, y2, y3]t代表无功功率矩阵； y1代表电池储能系统输出的无功功率； y2代表光伏发电系统输出的无功功率； y3代表光热发电系统输出的无功功率；代表时间；上标“t”代表转置运算。

15、进一步地，步骤s2中的集中目标函数，表示如下：（2）

16、公式（2）中： j代表集中目标函数；代表目标函数增益；代表寻优时间；代表的初始值； y0代表 y的初始值；代表中间控制量，，代表电池储能系统的中间控制量，代表光伏发电系统的中间控制量，代表光热发电系统的中间控制量；代表中间控制量增益，代表电池储能系统的中间控制量增益，代表光伏发电系统的中间控制量增益，代表光热发电系统的中间控制量增益。

17、进一步地，步骤s3中的增广惯性控制器，表示如下：（3）

18、公式（3）中：、、分别代表电池储能系统的控制量、光伏发电系统的控制量、光热发电系统的控制量； h代表价值观测矩阵， w代表功率观测矩阵；代表电池储能系统的控制量增益，代表光伏发电系统的控制量增益，代表光热发电系统的控制量增益；“”代表内积运算。

19、本发明还公开了一种微电网功率优化控制系统，包括：

20、离散式功率聚合模块，被配置为用于针对由电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统组成的微电网，建立离散式功率聚合模型；

21、集中目标函数模块，被配置为用于建立考虑功率平衡和运行成本最优的集中目标函数；

22、增广惯性控制模块，被配置为用于设计增广惯性控制器，以实现微电网的有功功率和无功功率在功率平衡基础上的经济最优控制。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明针对由电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统组成的微电网，创造性地提出了离散式功率聚合模型、考虑功率平衡和运行成本最优的集中目标函数以及增广惯性控制器，通过它们的协同作用，提高电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的综合利用率，稳定微电网电压和频率，增强微电网功率平衡水平，实现微电网的经济稳定运行，从而使包含新能源的微电网可以广泛落地应用。

25、通过建立离散式功率聚合模型，实现了至少包括有功功率、无功功率、成本、利润的准确描述，为包含电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的微电网系统的高效经济稳定控制奠定了基础。

26、通过建立考虑功率平衡和运行成本最优的集中目标函数，实现了电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的中间控制量的最优计算，从而为三者控制量的最终确认及优化控制提供了重要依据。

27、通过设计增广惯性控制器，对电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的中间控制量进行优化计算，得到电池储能系统、光伏发电系统、光热发电系统的控制量，从而实现了微电网有功功率、无功功率在功率平衡的基础上的经济最优控制，提升了微电网的稳定、经济运行能力。