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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明涉及一种非理想通信下交流微电网的分布式自适应控制方法，属于智能电网领域。该方法包括以下步骤：S0：在由电力网和通信网络组成的微电网中，电力网中的每个发电单元通过通信网络与其他发电单元交换信息；S1：建立多周期的经济调度问题，在每个发电单元满足输出功率上下限约束、斜率约束和供需平衡约束的前提下，通过调度每个发电单元的发电量来实现微电网的发电成本最优化。本发明提出的微电网分布式控制方法，实现了微电网的频率和电压恢复到额定值，保证了电能质量；同时实现了有功功率输出值跟踪到经济调度问题的最优解以及无功功率均分控制，降低了微电网的发电成本。

主权项：1.一种非理想通信下交流微电网的分布式自适应控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S0：在由电力网和通信网络组成的微电网中，电力网中的每个发电单元通过通信网络与其他发电单元交换信息；S1：建立多周期的经济调度问题，在每个发电单元满足输出功率上下限约束、斜率约束和供需平衡约束的前提下，通过调度每个发电单元的发电量来实现微电网的发电成本最优化；所述经济调度问题的目标是优化如下的总发电成本函数CP： 其中，P＝[P1T,…PkT…,PHT]T，H表示微电网调度周期数；n表示发电单元的数量；CiPik表示有功功率发电量为Pik时第i个发电单元在第k个调度周期的发电成本函数，该发电成本函数CiPik是凸函数；每个发电单元需要满足如下的输出功率上下限约束：Pim≤Pik≤PiM1b其中，Pim和PiM分别表示第i个发电单元的有功功率输出下界和上界；每个发电单元的斜率约束为：-DRi≤Pik-Pik-1≤URi,k＝2,…,H1c其中，DRi和URi分别表示第i个发电单元的斜率约束下界和上界；微电网的供需平衡约束为： 其中，表示第i个发电单元在第k个调度周期的局部有功功率需求；为解决跨周期运行存在的时间耦合，将公式1a～公式1d解耦为H个单周期的经济调度问题，第k个调度周期的优化目标如下： 其中,CkPk表示第k个调度周期的发电成本函数；第i个发电单元在第k个调度周期的输出功率下限约束为：Pik,m-Pik≤02b其中，Pik,m表示第i个发电单元在第k个调度周期的有功功率输出下界，Pik,m取值为： 其中，Pi0表示第i个发电单元在第一个调度周期初始时刻的有功功率输出，Pik-1,*表示第i个发电单元在第k-1个调度周期的最优功功率参考值，max{a,b}表示取a和b中的最大值；第i个发电单元在第k个调度周期的输出功率上限约束为：Pik-Pik,M≤02d其中，Pik,M表示第i个发电单元在第k个调度周期的有功功率输出上界，Pik,M取值为： 其中，min{a,b}表示取a和b中的最小值；微电网在第k个调度周期的供需平衡约束为： 针对同时存在延时和不确定通信的孤岛交流微电网，通过公式3a～公式3g所示的基于自适应的分布式延时经济调度算法来计算经济调度公式2a～公式2f的最优解；估计的第i个发电单元在第k个调度周期的最优有功功率参考值通过如下的方式更新： 其中，表示第i个发电单元的经济调度控制输入；表示不确定通信对第i个发电单元在求解经济调度问题的最优解过程中产生的干扰；估计的最优有功功率参考值满足初值条件：第i个发电单元的经济调度控制输入设计如下： 其中，K表示正的控制增益；Ni表示与发电单元i存在双向通信的发电单元的集合；若发电单元i和j之间存在双向通信连接，则j∈Ni且否则表示发电单元i和j之间的自适应经济调度时变耦合系数，当时，则发电单元i和j之间的自适应经济调度时变耦合系数的初始值否则λi和λj分别表示发电单元i和j的虚拟增量成本；表示发电单元i和j之间进行虚拟增量成本数据传输的时变通信时延；不确定通信对第i个发电单元在求解经济调度问题的最优解过程中产生的干扰如下： 其中，当时，是一个未知时变的函数，表示发电单元i和j之间通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，自适应经济调度时变耦合系数通过如下的自适应律进行学习： 其中，表示正的控制增益；虚拟增量成本λi通过如下方式计算： 其中，表示第i个发电单元在第k个调度周期的发电成本函数的梯度；和分别表示第i个发电单元的虚拟增量成本辅助变量，max{a,b}表示取a和b中的最大值；虚拟增量成本辅助变量中的yi,1和yi,2通过如下的方式更新： 公式3a～公式3g估计的将收敛到经济调度问题2的最优解Pik,*，Pik,*是第i个发电单元在第k个调度周期的最优有功功率参考值；根据经济调度算法得到的最优有功功率参考值Pik,*，通过公式4a～公式4f所示的基于自适应的分布式延时二次频率控制器进行频率恢复和有功功率控制；第i个发电单元的自适应一次下垂控制的频率参考值通过如下的方式更新： 其中，表示第i个发电单元的频率恢复控制输入；表示第i个发电单元的有功功率控制输入；表示不确定通信对第i个发电单元在频率恢复控制过程中产生的干扰；频率恢复控制输入设计如下： 其中，Kω表示正的频率控制增益；Ni表示与发电单元i存在双向通信的发电单元的集合；若发电单元i和j之间存在双向通信连接，则j∈Ni且否则表示发电单元i和j之间的自适应频率恢复控制时变耦合系数，当时，则发电单元i和j之间的自适应频率恢复控制时变耦合系数的初始值否则ωi和ωj分别表示发电单元i和j的输出频率；表示发电单元i和j之间进行频率数据传输的时变通信时延；若第i个发电单元能够接收到领导节点发送的微电网的额定频率参考值，则否则表示领导节点到第i个发电单元的自适应频率恢复控制时变耦合系数，当时，则领导节点到第i个发电单元的自适应频率恢复控制时变耦合系数的初始值否则ω*表示微电网的额定频率参考值；表示领导节点传输额定频率信息到第i个发电单元的时变通信时延；不确定通信对第i个发电单元在频率恢复控制过程中产生的干扰如下： 其中；当时，是一个未知时变的函数，表示发电单元i和j之间通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，当时，是一个未知时变的函数，表示领导节点到第i个发电单元的通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，自适应频率恢复控制时变耦合系数和通过如下的自适应律进行学习： 其中，表示正的控制增益，表示正的控制增益；有功功率控制输入设计如下： 其中，Kp表示正的有功功率控制增益；mi表示第i个发电单元的有功-频率下垂系数；Pi表示第i个发电单元的有功功率输出；通过公式5a～公式5h所示的基于自适应的分布式延时二次电压控制器进行电压恢复和无功功率均分控制；第i个发电单元的自适应一次下垂控制的电压参考值Vi*通过如下的方式更新： 其中，表示第i个发电单元的电压恢复控制输入；表示第i个发电单元的无功功率均分控制输入；表示不确定通信对第i个发电单元在电压恢复控制过程中产生的干扰；表示不确定通信对第i个发电单元在无功功率均分控制过程中产生的干扰；电压恢复控制输入设计如下： 其中，KV表示正的电压控制增益；Ni表示与发电单元i存在双向通信的发电单元的集合；若发电单元i和j之间存在双向通信连接，则j∈Ni且否则表示发电单元i和j之间的自适应电压恢复控制时变耦合系数，当时，则发电单元i和j之间的自适应电压恢复控制时变耦合系数的初值否则Vi和Vj分别表示发电单元i和j的输出电压；表示发电单元i和j之间进行电压数据传输的时变通信时延；若第i个发电单元能够接收到领导节点发送的微电网的额定电压参考值，则否则表示领导节点到第i个发电单元的自适应电压恢复控制时变耦合系数，当时，则领导节点到第i个发电单元的自适应电压恢复控制时变耦合系数的初值否则V*表示微电网的额定电压参考值；表示领导节点传输额定电压信息到第i个发电单元的时变通信时延；不确定通信对第i个发电单元在电压恢复控制过程中产生的干扰如下： 其中，当时，是一个未知时变的函数，表示发电单元i和j之间通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，当时，是一个未知时变的函数，表示领导节点到第i个发电单元的通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，自适应电压恢复控制时变耦合系数和通过如下的自适应律进行学习： 其中，表示正的控制增益，表示正的控制增益；无功功率均分控制输入设计如下： 其中，KQ表示正的无功功率均分控制增益；若发电单元i和j之间存在双向通信连接，则j∈Ni且否则表示发电单元i和j之间的自适应无功功率均分控制时变耦合系数，当时，则发电单元i和j之间的自适应无功功率均分控制时变耦合系数的初始值否则ni和nj分别表示发电单元i和j的无功-电压下垂系数；Qi和Qj分别表示发电单元i和j的无功功率输出；表示发电单元i和j之间进行无功功率数据传输的时变通信时延；不确定通信对第i个发电单元在无功功率均分控制过程中产生的干扰如下： 其中，当时，是一个未知时变的函数，表示发电单元i和j之间通信链路的不确定性；该不确定通信存在上界，但它的上界的具体数值是未知的；当时，自适应无功功率均分控制时变耦合系数通过如下的自适应律进行学习： 其中，表示正的控制增益； 和Vi*分别由公式4a和公式5a计算得出；更新自适应一次下垂控制的频率和电压参考值和Vi*： 其中，ωi和Vi分别表示第i个发电单元的输出频率和输出电压；和Vi*分别表示自适应一次下垂控制的频率和电压参考值；mi和ni分别表示第i个发电单元的有功-频率下垂系数和无功-电压下垂系数；Δmi和Δni分别表示第i个发电单元的自适应有功-频率下垂系数和自适应无功-电压下垂系数；Pi和Qi分别表示第i个发电单元的有功功率输出和无功功率输出；第i个发电单元的自适应有功-频率下垂系数和自适应无功-电压下垂系数分别如下： 其中，和表示控制增益，δ和σ分别表示非负的频率控制阈值参数和非负的电压控制阈值参数。

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百度查询： 重庆大学 一种非理想通信下交流微电网的分布式自适应控制方法