考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法和系统

本发明涉及微电网运行控制，尤其涉及一种考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法和系统。

背景技术：

1、微电网是由负载、分布式电源(distributed generation，dg)和储能单元组成的供电系统，主要由并网和孤岛两种运行模式。并网模式下，微电网通过公共耦合点与主电网相连，电力不足可由主电网供电，同时微电网产生的多余电力可与主电网进行交易；孤岛模式下，微电网与主电网断开独立运行，本身产生的有功功率和无功功率应与当地负载的需求保持平衡。分层控制被广泛应用于微电网控制：一级控制通常包括内部控制和下垂控制，内部控制能够调节输出电压并控制输出电流，下垂控制用于实现对微电网电压和频率的调节；二级控制主要是用于补偿由下垂控制和虚拟阻抗控制引起的电压和频率偏差；三级控制为实现微电网最优调度，并管理微电网与主电网之间的功率交换。

2、现有的二次控制策略可分为集中式控制和分布式控制。集中式控制方法下中央控制器与所有dg进行双向通信，需获取微电网中所有dg的信息后才能进行最优控制，补偿频率和电压偏差，如果中央控制器发生故障，则无法实现频率和电压偏差的补偿。集中式控制方法存在通信量大、计算负担重等问题。相比集中式控制方法，分布式控制仅需通信网络中相邻dg单元进行信息交互，各dg根据自身信息和相邻dg的信息即可达到控制目标，提高了微电网的可靠性和安全性。同时分布式控制方法中的一致性算法，能有效改善有功和无功功率分配。

3、目前关于微电网电压和频率控制的相关研究中，多数文献是在传统下垂控制的基础上设计二级电压和频率偏差控制，在实现电压/频率恢复的同时使得dg的输出有功功率和无功功率按容量比例进行分配。但这种等比例的功率分配方式没有实际的经济效益，该方式的分配结果并不是系统运行经济最优的。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法，该方法将经济调度问题融入到二级电压和频率偏差控制中，在实现各分布式电源的电压和频率恢复控制的同时基于经济调度可实现有功功率和无功功率经济最优分配。

2、本发明的第二个目的在于提供一种考虑经济调度的微电网分布式协同控制系统。

3、本发明的第三个目的在于提供一种计算机可读存储介质。

4、本发明的第四个目的在于提供一种电子设备。

5、为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

6、一种考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法，包括：

7、构建微电网中多个分布式电源之间的通信网络，测量得到各分布式电源的电压、电流和频率，并计算得到各分布式电源输出的有功功率和无功功率；

8、根据各分布式电源的电压和频率基于通信网络进行微电网电压和频率均值估计，并通过pi控制得到微电网电压恢复和频率恢复的各分布式电源的第一电压调整信号和第一频率调整信号；

9、根据各分布式电源输出的有功功率和无功功率分别计算得到各分布式电源相应的有功微增成本和无功边际成本，并基于通信网络得到实现微电网经济调度的各分布式电源的第二电压调整信号和第二频率调整信号；

10、将两电压调整信号和两频率调整信号分别用于各分布式电源的电压和频率下垂控制，以便实现对各分布式电源电压和频率控制的同时实现最优经济调度。

11、优选的，微电网电压和频率均值分别表示如下：

12、

13、

14、其中，为第i个分布式电源全局估计的微电网电压均值，vi(t)为第i个分布式电源输出的电压，aij为分布式电源间通信网络拓扑对应的邻接矩阵的第i行第j列元素，sig为符号函数，为第j个分布式电源全局估计的微电网电压均值，t为时间，τ为积分变量，为第i个分布式电源通信拓扑中相邻节点的集合，为第i个分布式电源全局估计的微电网频率均值，ωi(t)为第i个分布式电源的频率，第j个分布式电源全局估计的微电网频率均值，α，α′分别为决定控制策略收敛时间的第一控制参数和第二控制参数。

15、优选的，所述第一电压调整信号和第一频率调整信号分别表示如下：

16、

17、

18、其中，

19、

20、

21、其中，为第i个分布式电源的第一电压调整信号，为第i个分布式电源的第一至第四pi控制参数，分别为用于计算第一电压调整信号和第一频率调整信号的中间变量，为第一频率调整信号，gu、gω、β、β′分别为决定控制策略收敛时间的第三至第六控制参数，v*为微电网电压参考值，ω*为微电网的额定频率。

22、优选的，所述有功微增成本和无功边际成本分别表示如下：

23、λi(t)＝2aipi(t)+bi

24、

25、其中，λi(t)和ψi(t)分别为第i个分布式电源的有功微增成本和无功边际成本，ai和bi分别为第i个分布式电源的有功功率成本函数的二次系数和一次系数，为功率因数角，pi(t)和qi(t)分别为第i个分布式电源输出的有功功率和无功功率。

26、优选的，所述第二电压调整信号和第二频率调整信号分别表示如下：

27、

28、

29、其中，

30、

31、

32、其中，分别为第i个分布式电源的第二电压调整信号和第二频率调整信号，和为第i个分布式电源的第五至第八pi控制参数，和分别为用于计算第二电压调整信号和第二频率调整信号的中间变量，cψ、cλ、γ、γ′分别为决定控制策略收敛时间的第七至第十控制参数，λj(t)和ψj(t)分别为第j个分布式电源的有功微增成本和无功边际成本。

33、优选的，将两电压调整信号和两频率调整信号分别加入到改进的有功功率频率下垂控制方程和无功功率电压下垂控制方程中，以实现各分布式电源的电压和频率下垂控制。

34、优选的，所述有功功率频率下垂控制方程和无功功率电压下垂控制方程分别表示如下：

35、

36、

37、其中，和分别为控制后的第i个分布式电源的频率和电压，mi和ni分别为第i个分布式电源的有功功率频率下垂系数和无功功率电压下垂系数。

38、为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种考虑经济调度的微电网分布式协同控制系统，包括：

39、构建模块，用于构建微电网中多个分布式电源之间的通信网络；

40、测量模块，用于测量得到各分布式电源的电压、电流和频率；

41、运算模块，用于根据测量模块测量得到的数据计算得到各分布式电源输出的有功功率和无功功率，并根据各分布式电源的电压和频率基于通信网络进行微电网电压和频率均值估计，通过pi控制得到微电网电压恢复和频率恢复的各分布式电源的第一电压调整信号和第一频率调整信号；以及，根据各分布式电源输出的有功功率和无功功率分别计算得到各分布式电源相应的有功微增成本和无功边际成本，并基于通信网络得到实现微电网经济调度的各分布式电源的第二电压调整信号和第二频率调整信号，且将两电压调整信号和两频率调整信号分别用于各分布式电源的电压和频率下垂控制，以便实现对各分布式电源电压和频率控制的同时实现最优经济调度。

42、为达到上述目的，本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述所述的考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法。

43、为达到上述目的，本发明第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述所述的考虑经济调度的微电网分布式协同控制方法。

44、本发明至少具有以下技术效果：

45、1、本发明提出的考虑经济调度的微电网分布式协同控制策略，在传统下垂控制的基础上引入电压/频率恢复的控制调整信号和考虑经济调度的控制调整信号，在实现电网电压和频率恢复控制的同时，解决了微电网的最优功率分配问题，降低了微电网运行的成本。

46、2、本发明提出的考虑经济调度的微电网分布式协同控制策略，通过分布式通信网络，无需微电网的全局信息，仅需分布式电源间进行信息交互，提高了灵活性，并且能满足分布式电压即插即用的要求。

47、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。