本发明属于微电网功率控制，尤其涉及一种微网群系统的功率协调控制方法和系统。
背景技术：
1、随着传统能源的枯竭和全球能源危机的加剧，太阳能和风能等分布式电源得到了广泛应用，微电网作为接纳这些分布式电源的有效手段，受到了广泛关注。然而，单个微电网存在工作容量有限和抗扰动能力弱等问题，加之分布式电源输出功率的间歇性和负荷的多变性，在分布式电源高渗透率工况下，提高微电网供电可靠性是亟待解决的关键技术问题。
2、为了解决单个微电网的工作容量有限和抗扰动能力弱等问题，技术人员提出将多个微电网组成微电网群集系统，也称微网群系统)。该系统能够集成各种分布式电源(distributed generator,dg)，实现子网间的能量调度和互济，从而增强供电可靠性，该系统框图如图1所示。该系统构由交流子网、直流子网、功率交换单元(power exchange unit,peu)和能量池(energy pool,ep)组成，通过peu的ac-dc和dc-dc变换器实现交直流子网与ep的功率交换，并利用并联的双向dc-dc变换器维持ep直流母线电压稳定，使其同时具备并网和孤岛运行能力，达到功率均分、分散控制的目标。
3、目前对于微网群系统的功率协调控制中，在目前常用技术有微网群多代理控制策略、对等分散控制策略，微电网群控制策略是指在微网群中引入多代理系统，利用代理的自治性与协作性，以此提高微网群协调控制的有效性，但其控制策略均是基于通信的协调控制策略，严重依赖通信系统；对等分散控制策略，是基于下垂控制的能量协调管理方法，实现对交直流混合微电网两侧的功率交换进行有效控制，使得交直流混合微电网实现功率自主协调控制成为可能，但其控制方法单一，使得混合微电网两侧一直存在能量交换，会让原本轻载、重载设备情况加重，导致不可避免地造成能量的损耗。本发明在下垂控制的基础上，增加功率均分、分散控制、分层控制的方法，实现功率交换的合理分配。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种微网群系统的功率协调控制方法和系统。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种微网群系统的功率协调控制方法，所述微网群系统中配设有分布式电源的若干交流子网和若干直流子网分别经功率交换单元与能量池相连接，所述方法包括：
4、构建考虑微网群间功率交换需求的交流直流子网功率模型，并基于所述交流直流子网功率模型进行交流子网和直流子网的功率控制；
5、基于所述交直流子网功率模型，构建用于协调子网间功率交换并保障子网功率平衡的功率交换单元功率协调控制模型，并基于所述功率交换单元功率协调控制模型进行功率交换单元的功率控制；
6、基于功率交换单元功率协调控制模型，构建用于稳定能量池直流母线电压并合理分配功率交换单元交换净功率的能量池分层协调控制模型，并基于所述能量池分层协调控制模型进行能量池的协调控制。
7、进一步地，所述交流直流子网功率模型包括交流子网的功率控制模型和直流子网的功率控制模型；其中，所述交流子网的功率控制模型的表达式为：
8、
9、式中，n为交流子网的编号；i为交流子网中分布式电源的编号；dn,i为第n交流子网中第i分布式电源dgn,i的下垂系数；为第n交流子网中第i分布式电源dgn,i的参考输出电压的频率；fmax为交流子网所允许的最大工作频率；fmin为交流子网所允许的最小工作频率；pac,n,i为第n交流子网中第i分布式电源dgn,i输出的有功功率；为第n交流子网中第i分布式电源dgn,i所能输出的最大有功功率；
10、所述直流子网的功率控制模型的表达式为：
11、
12、式中，m为直流子网的编号；j为直流子网中分布式电源的编号；dm,j为第m直流子网中第j分布式电源dgm,j的下垂系数；为第m直流子网中第j分布式电源dgm,j的参考输出电压的幅值；fmax为直流子网所允许的最大工作电压；fmin为直流子网所允许的最小工作电压；pdc,m,j为第m直流子网中第j分布式电源dgm,j输出的功率；为第m直流子网中第j分布式电源dgm,j所能输出的最大功率。
13、进一步地，所述功率交换单元功率协调控制模型的表达式为：
14、
15、q＝kq(uac-un,ac)
16、式中，p为直流子网/交流子网通过功率交换单元与能量池交换的有功功率，p>0表示该直流子网/交流子网通过功率交换单元从能量池吸收有功功率；p<0表示该直流子网/交流子网通过功率交换单元输出有功功率至能量池；γ'为直流子网/交流子网的用于有功功率需求判断的标准值；kp为有功功率交换系数；γ'th为有功功率交换启动阈值；q为交流子网通过功率交换单元与能量池交换的无功功率，q＞0表示该交流子网无功不足，需要通过功率交换单元补偿部分无功功率；q＜0表示该交流子网无功过剩，需要通过功率交换单元转移部分无功功率至能量池；kq为无功功率交换系数；un,ac为交流子网额定工作相电压幅值；uac为其实际工作相电压幅值。
17、进一步地，所述直流子网/交流子网的用于有功功率需求判断的标准值γ'的计算方法如下：
18、
19、式中，γ为直流子网/交流子网中用于有功功率需求判断的特征值，对于直流子网，该特征值为直流母线电压udc，对于交流子网，该特征值为母线电压的运行频率f；γmax为特征值γ所能取的最大值；γmin为特征值γ所能取的最小值。
20、进一步地，所述有功功率交换系数kp的获取方法如下：
21、
22、式中，kinit为初始有功功率交换系数；τ为幂系数，用来决定标准值γ'在功率交换单元有功功率交换控制中的权重；∝为底数，用来决定能量池总剩余容量socsum在功率交换单元有功功率交换控制中的权重；soclow为总剩余容量的下限阈值；socup为总剩余容量的上限阈值；γ'ref为标准值的参考值；socsum为系统总剩余容量。
23、进一步地，所述能量池中bi-dc-dc变换器与储能电池相连，不同组bi-dc-dc变换器并联并用于维持能量池直流母线电压稳定，所述能量池分层协调控制模型包括三层控制，分别为内环电流pi控制、功率协调分配控制和直流母线电压稳定控制。
24、进一步地，所述三层控制中内环电流pi控制包括：
25、通过内环电流pi控制，用来快速准确地跟踪电流指令；将bi-dc-dc变换器的实际电流ibat,k与参考值比较后，将电流误差输入pi控制器，并利用其输出生成pwm触发脉冲以驱动变换器，其中电流参考值由功率协调分配控制层决定，计算公式为：
26、
27、式中，为与第k组bi-dc-dc变换器的电流参考值；为与第k组bi-dc-dc变换器的功率参考值；uep--为实际测量的能量池直流母线电压；
28、所述功率协调分配控制包括：
29、
30、式中：sock--为第k组bi-dc-dc变换器中储能电池的剩余容量，sock,t＝0为第k组bi-dc-dc变换器中储能电池的初始剩余容量；
31、所述直流母线电压稳定控制包括：
32、利用pi控制器处理能量池直流母线电压误差，计算补偿功率δp并平均分配至各bi-dc-dc变换器，以稳定直流母线电压并提高其抗干扰能力，计算公式为
33、
34、式中，uref为ep直流母线参考电压；gpi(s)为pi控制器的传递函数。
35、一种微网群系统的功率协调控制方法，所述微网群系统中配设有分布式电源的若干交流子网和若干直流子网分别经功率交换单元与能量池相连接，所述方法包括子网功率控制模块、功率交换单元功率控制模块和能量池功率控制模块：
36、所述子网功率控制模块，用于构建考虑微网群间功率交换需求的交流直流子网功率模型，并基于所述交流直流子网功率模型进行交流子网和直流子网的功率控制；
37、所述功率交换单元功率控制模块，用于基于所述交直流子网功率模型，构建用于协调子网间功率交换并保障子网功率平衡的功率交换单元功率协调控制模型，并基于所述功率交换单元功率协调控制模型进行功率交换单元的功率控制；
38、所述能量池功率控制模块，用于基于功率交换单元功率协调控制模型，构建用于稳定能量池直流母线电压并合理分配功率交换单元交换净功率的能量池分层协调控制模型，并基于所述能量池分层协调控制模型进行能量池的协调控制。
39、一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如上任一项所述的方法。
40、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述方法的步骤。
41、相比于现有技术本发明具有如下有益效果：
42、本发明提出一种微网群系统的功率协调控制方法和系统，该方法构建了交流直流子网功率模型、功率交换单元功率协调控制模型和能量池分层协调控制模型并分别基于模型对子网、功率交换单元和能量池进行控制。其中，交流直流子网功率模型考虑微网群间功率交换需求，因此可以有效应对以应对功率分配单元的间歇性和波动性，确保各子网的功率平衡。功率交换单元功率协调控制模型中设有自适应功率交换系数，因此可以协调微网群内各交直流子网与能量池进行功率交换，使各子网实现能量互济，并有效维持各子网内电压及频率的稳定运行。能量池分层协调控制模型稳定能量池直流母线电压并合理分配功率交换单元交换净功率。