一种基于分布式预测控制策略的微电网电压恢复方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于微电网运行控制领域，具体来说，设及一种基于分布式预测控制策略 的微电网电压恢复方法。
【背景技术】
[0002] 随着地球资源的日渐衰竭W及人们对环境问题的关注，可再生能源的接入越来越 受到世界各国的重视。微电网是一种在能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透 率的新兴能量传输模式，其组成部分包括不同种类的分布式能源（distributed energy resources, DER，包括微型燃气轮机、风力发电机、光伏、燃料电池、储能设备等）、各种电负 荷和/或热负荷的用户终端W及相关的监控、保护装置。
[0003] 微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必须的控制；微 电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全 等的要求。微电网与大电网之间通过公共连接点进行能量交换，双方互为备用，从而提供了 供电的可靠性。由于微电网是规模较小的分散系统，与负荷的距离较近，可W增加本地供电 的可靠性、降低网损，大大增加了能源利用效率，是一种符合未来智能电网发展要求的新型 供电模式。
[0004] 正常情况下，微电网与大电网连接，由大电网提供电压、频率支撑；当配网侧出现 故障时，公共连接点断开，微电网进入孤岛模式。采用下垂控制策略的对等控制模式由于不 需要主导分布式电源及联络线间联系获得了广泛的关注。当需要微电网由并网模式转向独 立运行模式时，各分布式电源可W自动分担微网内有功功率和无功功率不平衡。但由于下 垂控制是比例有差控制，会引起各本地电压与额定参考值的偏差，需要二次控制恢复各电 压值。此外，各分布式可再生发电单元本地电压的不一致性、模型的不确定性W及即插即用 的需求对电压的快速同步恢复提出了挑战。目前，研究微电网电压恢复的控制方式包括集 中式和基于多代理的分布式协同控制。集中式控制基于中央控制器，需要复杂的通讯网络 和处理大量的数据，而且点对点通讯的失败、间歇性的可再生能源的不确定性可能导致通 信拓扑结构变化，都进一步加大了集中控制的负担。相反，基于多代理的分散式控制方法基 于本地及相邻分布式单元获得完整的数据更新，实现高效的信息共享交互，最终在简单的 通讯结构下实现更快的决策和操作。
【发明内容】
[0005] 技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于分布式预测控制策略的 微电网电压恢复方法，该控制方法是一种完全的的分散式控制方法，实现全局信息的分散 式共享，并采用预测控制获取二次电压补偿指令，实现微电网中各分布式发电单元电压恢 复，使分布式电压快速恢复到额定参考值，从而提高微电网的整体电能质量。
[0006] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采取的一种基于分布式预测控制 策略的微电网电压恢复方法，该控制方法包括下述步骤：
[0007] 步骤10)设孤立微电网中有N个分布式电源，当各分布式电源采用分布式控制结 构，且部分牵制电源点接收到额定参考电压信息时，采用分布式有限时间观测器获取整个 微电网全局参考电压指令，作为本地控制器中电压恢复的基准值；
[0008] 步骤20)各本地控制器采用下垂控制策略，采集各电源本地电压值，在下垂特性式 中加入二次电压补偿项，作为分布式电源的本地电压值，如式(1)所示：
[0009] 巧=Vq-也Q'+wf 式（1)
[0010] 式（1)中，Vi表示微电网中第i个分布式电源的本地电压值;VO表示额定电压参考 值，单位:千伏;ngi表示微电网中第i个分布式电源对应的电压下垂特性系数，单位:千伏/兆 乏;Qi表示微电网中第i个分布式电源的无功功率，单位:兆乏；8*；表示二次电压补偿项，单 位:千伏；
[ocm]将式(1似e为信息更新间隔，转化为离散形式，如式(2)所示：
[0012] v(k+l)=Pv化)+Er 式（2)
[001；3] 其中，从4时刻为当前时亥lj，k+l时刻为下一时刻，V化）=[VI化），…，VN化)]T，vi化） 表不第1个分布式电源在k时刻电压值，VN化)表不第N个分布式电源在k时刻电压值;V化+1) 表示各分布式电源在k+1时刻电压值组成的矩阵;P= In( l-0-eL，In表示N阶单位阵，L表示 微电网分布式结构的Laplacian矩阵，代表各分布式电源间的信息交互;Er =E VrefEN ,Vref表 示微电网额定参考电压值，En表示包含N个1元素的列向量，En= In ;
[0014] 在式(2)中加入可调参数预测项，如式(3)所示： 1，(足 +1)二户V(矣）+ ￡',. + y(矣）
[0015] ... 「/"、，'/ //、 r Xi A (3)
[0016] 其中，U化)表示可调参数预测项，U化）=[Ul化），??? ,UN化)]T，U1化)表示第1个分布 式电源预测项，UN化)表示第N个分布式电源预测项，上标T表示转置;y表示可调参数预测项 系数；
[0017] 根据式(1)和式(3)，二次控制补偿项如式(4)所示：
[001引 抽,…吼约怎-/、小的)+迟r+tt脚] 式（4)
[0019] 其中，[0,…，Iith,…0]代表第i个元素为1，其余元素为0的包含N个元素的行向量；
[0020] 步骤30)对式(3)进行扩展为包含化步预测时域、化步控制时域的预测趋势模型，如 式(5)所示： K(公+ 1)二 ZiV(Zr) +KU(Zr)十 E,.
[0021] ? ' ' 式巧)： U[k)二-FL、ik) + M
[0022] 其中，Wk+l) = [yT化+1)，…，yT化+Hp)]t，v化+1)表示各分布式电源在k+1时刻电 压值所组成的矩阵，V化+化)表示各分布式电源在k+曲时刻电压值所组成的矩阵;lKk) = [uT 化），…，i/化+Hu-1)]t，u化)表示各分布式电源第1步预测项组成的矩阵，U化+Hu-1)表示各 分布式电源第Hu步预测项组成的矩阵；
[0024] Er = Er BERHpNX1，R表示实数阵.
[0027] H = Er+iiVrefENeR^>'S
[002引步骤40)设定化步预测时域内，各分布式电源电压差值如式(7)所示： AF(反 +1)二[心(足十 01，…Av抑 + //,'>) I ]i
[0029] =￥^;/(反--^)二1户{/!\<'〇巧 + 公{7{1) + 吗.） 或（.7) = 4/,v.'(A-) +公,心(片)+沪E,. eR"'.、'、'
[0030] 其中，AV化+1)表示各分布式电源在k+1至k+化时刻段的电压差值矩阵；Av化+1) 表示各分布式电源在k+1时刻电压差值矩阵，A V化+1) = [V1化+1)-V2化+1)，???，VN-I化+1)-VN化+1) Lvi化+1)表示第1个分布式电源在k+1时刻电压差值，V2化+1)表示第2个分布式电 源在k+1时刻电压差值，VN-I化+1)表不第N-I个分布式电源在k+1时刻电压差值，VN化+1)表 示第N个分布式电源在k+1时刻电压差值；A V化+化)表示各分布式电源在k+化时刻电压差值 矩阵，Av化+Hp) = [vl化+Hp)-V2化+Hp)，…，VN-l化+Hp)-VN化+Hp)]，vl化+Hp)表示第l个分布 式电源在k+化时刻电压差值，V2化+曲)表不第2个分布式电源在k+化时刻电压差值，VN-Kk+ 化)表不第N-I个分布式电源在k+化时刻电压差值，VN化+化)表不第N个分布式电源在k+化时 亥帕压差值;八^^二 WA，B^^= WB，W 二山日邑化，...，UeHpNXHpN,
[0031] 根据式(7)，W正定对称矩阵Q、W、R为权重矩阵，最小化式(8)所定义的优化指标函 数，求取在此电压值条件下的可调参数预测项系数：
[00