[发明专利]基于有限时间一致性的孤岛微电网分布式协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网运行控制领域，具体来说，涉及一种基于有限时间一致性的孤岛微电网分布式协调控制方法。

背景技术

能源是经济社会发展的基础和动力。在过去的一百多年，传统能源，如煤炭、石油、天然气等的开发带来了人类社会的巨大进步。但随着世界工业和经济的继续发展，传统能源的储量耗尽问题以及伴随能源利用产生的生态环境问题使得学者逐渐将能源发展的视角转向以风光为主的可再生能源，以期恢复和建立生态友好的生存环境，维持人类社会的可持续发展。

目前，可再生能源的利用主要以风能和太阳能为主，以分布式发电为主要形式，发展迅速。2015年国内新增风电装机容量3050万千瓦，同比上升31.5％；累计装机1.45亿千瓦，同比上升26.6％。为了提高可再生能源的利用效率，加快可再生能源的分布式消纳，微电网作为一种组织分布式发电单元和负荷的独立系统得到广泛的研究和实践。由于风光等可再生能源受自然条件的影响较大，具有一定的间歇性和随机性，加之微电网中的电源大多以电力电子器件接入，具有惯性小的特点，这对微电网频率和电压的稳定控制提出了较大的挑战。

目前，微电网的控制方案主要以集中式的主从控制为主，通过中央控制器协调调度所有分布式单元和负荷，实现微电网稳定经济运行。但集中式的主从控制对于中央控制器的依赖性较大，并且对于通信线路的可靠性要求较高，一旦中央控制器或通信线路发生故障，微电网可能崩溃，将给用户造成较大的经济损失，也会引起负面的社会效应。而以对等控制模式为基础的微电网分布式控制方式建立在邻居相互通信的基础上，不需要中央控制器，很好的适应了分布式电源分散的地理特性，降低了微电网的通信成本，提高了控制的可靠性，有利于实现分布式电源的即插即用。各分布式单元和储能根据本地信息和邻居信息实现分布式决策制定和本地控制，共同保证微电网频率和电压的稳定，维持微电网经济安全稳定运行。因此，建立分布式通信框架下，微电网的频率电压控制以及功率控制策略，有利于提高微电网控制的鲁棒性，发挥可再生能源的经济效益和环境效益。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于有限时间一致性的孤岛微电网分布式协调控制方法，该控制方法可以在微电网发生功率扰动后，根据一次下垂控制维持微电网的功率平衡，并通过次分布式协调控制策略保证各分布式单元和储能根据各自的可调容量承担微电网的功率缺额，消除一次下垂控制产生的频率电压偏差，保证孤岛微电网的频率电压协调恢复到标准值附近，提高微电网控制的可靠性和鲁棒性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采取一种基于有限时间一致性的孤岛微电网分布式协调控制方法，该控制方法包括下述步骤：

步骤10)进行一次下垂控制：当微电网发生功率扰动时，基于下垂控制的分布式发电单元和储能，根据式(1)自动控制输出端的频率和电压，调整功率输出，维持微电网的功率平衡：

式(1)

式(1)中，基于下垂控制的分布式单元和储能单元为DBDG，f_{pri_i}表示第i个DBDG一次下垂控制产生的频率参考值；f_ref表示微电网频率控制的标准值；m_i表示第i个DBDG的有功频率下垂系数；P_i表示第i个DBDG输出的有功功率；P_{0_i}表示第i个DBDG输出有功功率的初始值；E_{pri_i}表示第i个DBDG一次下垂控制产生的电压参考值；E_ref表示微电网电压控制的标准值；n_i表示第i个DBDG的无功电压下垂系数；Q_i表示第i个DBDG输出的无功功率；Q_{0_i}表示第i个DBDG输出无功功率的初始值；

步骤20)进行二次分布式控制：在分布式的控制架构下，同时进行有功频率控制和无功电压控制，以实现各分布式单元按照可调容量承担微电网功率缺额及频率和电压的分布式恢复。

作为优选方案，所述的步骤20)中，进行有功频率控制的具体过程为：各DBDG根据本地频率测量值与标准值的偏差以及邻居一次频率下垂控制器输出值，按照式(2)实现频率的分布式恢复，以确保频率的恢复控制不影响有功功率均分的精度：