孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微网孤岛运行的控制方法，尤其是涉及一种孤岛微网的基于功率 控制的全分布式自趋优控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，随着电网规模的不断扩大，传统电力系统的弊端也日益凸现，同时传统化石 燃料的消耗量不断增加也给环境带来了巨大的压力。为解决上述问题，分布式发电近年来 开始受到人们的广泛关注。分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设 施，能够经济、高效、可靠地发电。分布式电源位置灵活、分散，能与大电网互为备用，在一定 程度上分担了输电网从电厂向用户远距离和大功率输电的功能。然而，分布式电源相对于 大电网来说是一个不可控电源，大电网也往往限制或隔离分布式电源，为了尽可能利用分 布式发电的优势，微电网的概念应运而生。微电网是将发电机、负荷、储能装置及控制装置 等结合，形成一个单一可控的单元，同时提供电能和热量的系统。相比于传统电网，微网具 有诸多优势。
[0003] 对于电流源型的分布式发电机，目前通常以跟踪最大功率点（MaximumPower PointTracking，简称为MPPT)控制模式或者普通恒功率控制模式运行，这种控制方式要 使分布式发电机参与经济调度，使系统运行于经济最优的方式，通常必须依靠集中式控制 方式，通过微网中央控制器（MicrogridCentralizedControl，简称为MGCC)和集中通信 系统，这样的控制方式需要建立庞大的通信网络来传递中央控制器和各台发电机之间的信 息，增加了整个系统的成本和复杂程度。为了解决集中式控制所带来的问题，分散控制和 分布式控制相继被提出，目前也已经成为微网系统控制中典型的控制方式。采用分散控制 方式的微网中，不包含中央控制器和集中通信系统，各台分布式发电机仅依靠自身的信息 实现控制方法，这种控制方式虽然降低了系统成本和复杂程度，但由于各台分布式发电机 之间没有信息通信，因此只适用于规模较小的微网系统，并且通常无法实现经济调度功能。 分布式控制方式可结合集中式控制和分散控制的优势，只在相邻的发电机之间建立通信网 络，并且只有部分发电机能够直接接收中央控制器发送的控制信息，这样既能降低系统复 杂程度，又可以实现各台发电机出力的优化。然而，分布式控制对于控制算法的要求较高， 通信网络设计复杂度较高，故难以实现各台发电机之间的协同控制。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提出了一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优 控制方法，可使采用恒功率控制的分布式发电机在不借助中央控制器和通信系统的情况 下，按照等微增率准则来分摊负荷。
[0005] 本发明的技术方案采用如下步骤：
[0006] 1)通过分布式二次控制方法，由各台分布式发电机出口侧的电压频率&计算得到 不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率f,;
[0007] 2)由步骤1)得到的不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率f;通过分布 式一次控制方法，得到有功功率参考值的一次分量P#;
[0008] 3)通过分布式三次控制方法，得到有功功率参考值的三次分量Pte,;
[0009] 4)最后，分布式发电机的有功功率参考值由以下公式计算得到，由于分布式发电 机输出的有功功率与分布式发电机有功功率参考值相等，因此对微网进行全分布式自趋优 恒功率控制：
【主权项】
1. 一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法，其特征在于包括以下步 骤： 1) 通过分布式二次控制方法，由各台分布式发电机出口侧的电压频率fi计算得到不含 二次分量的分布式发电机出口侧电压频率乂； 2) 由步骤1)得到的不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率/T通过分布式一次 控制方法，得到有功功率参考值的一次分量Ppy 3) 通过分布式三次控制方法，得到有功功率参考值的三次分量Pte; 4) 最后，分布式发电机的有功功率参考值由以下公式计算得到，对微网进行全分布式 自趋优恒功率控制：
其中，s表示复频域中的复变量，i为分布式发电机的序数，为第i台分布式发电 机的有功功率参考值，为不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率，T3为第二低通 滤波器的时间常数。
2. 根据权利要求1所述的一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法， 其特征在于：所述的步骤1)中的不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率是采用 以下公式得到的：
其中，fi是各台分布式发电机出口侧的电压频率，iT是不含二次分量的分布式发电机 出口侧电压频率，a为分布式二次控制方法的增益系数，T2为第一低通滤波器的时间常数， s表示复频域中的复变量。
3. 根据权利要求1所述的一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法， 其特征在于：所述的步骤2)中的有功功率参考值的一次分量PpH是采用以下公式得到的：
其中，Si是分布式发电机的视在功率容量，是不含二次分量的分布式发电机出口侧 电压频率，乙"和fmin分别为微网的频率上限和下限。
4. 根据权利要求1所述的一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法， 其特征在于：所述的步骤3)中的有功功率参考值的三次分量PtOT是采用以下公式计算得到 的：
其中，^是不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率，为非线性频率-功 率倒下垂函数。
5.根据权利要求4所述的一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法， 其特征在于：所述的非线性频率-功率倒下垂函数gpr)为以下公式的反函数：
其中，和fmin分别为微网的频率上限和下限，e为分布式三次控制模块的系数， \(Pi)为第i台分布式发电机成本微增率函数。
【专利摘要】本发明公开了一种孤岛微网的基于功率控制的全分布式自趋优控制方法。通过分布式二次控制方法，得到不含二次分量的分布式发电机出口侧电压频率；通过分布式一次控制方法，得到有功功率参考值的一次分量；通过分布式三次控制方法，得到有功功率参考值的三次分量；计算得到分布式发电机的有功功率参考值，对微网进行全分布式自趋优恒功率控制。本发明基于加入分层控制的控制思想，在不借助微网中央控制器和通信系统的情况下，使微网既能具有三次控制中以等微增率准则为基础的经济调度功能，又不失一次控制中线性下垂控制方法良好的动态特性，兼顾二次控制功能；使分布式发电机直接参与孤岛运行的微网的经济调度，使微网处于经济最优的运行方式。
【IPC分类】H02J3-46
【公开号】CN104578179
【申请号】CN201410852632
【发明人】辛焕海, 赵睿, 章雷其, 乐程毅, 何小良, 杨欢, 汪震
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日